Wärmelehre - gilligan-online

änderung ausrechnen. Diese ist wegen der Wegunabhängigkeit identisch zu Entropieänderung
des irreversiblen Prozesses.
Dies soll an einigen Beispielen gezeigt werden.
Wärmeleitung
Betrachtet wird der Wärmetransport zwischen zwei Temperaturbädern '2' und '1'.
Das Wärmebad '2' (heiß) hat die Temperatur T 2 > T 1 ; es gibt die Wärme Q ab;
die Entropieabnahme ist
Q
Δ S2
= −
T
2
Das Wärmebad '1' (kalt) hat die Temperatur
ausgeschlossen sein – die Wärme Q auf;
Q
die Entropiezunahme ist Δ S = +
1
Damit wird die Entropieänderung des Gesamtsystems
Q Q 1 1
ΔS = ΔS1 + ΔS2
= − = Q(
− ) > 0 weil T 2 > T1
T T T T
1
2
T 1
1
2
T 1
; es nimmt – Wärmeverluste sollen
d. h., bei Wärmeleitung nimmt die Entropie zu.
In der Natur laufen nur solche Prozesse von selbst ab, bei denen die Entropie zunimmt;
Wärme fließt von allein von heiß nach kalt.
Schmelzprozess
Um einen Festkörper (Masse m ) zu schmelzen, also den Phasenübergang fest →
flüssig zu bewerkstelligen, ist die spezifische Schmelzwärme (genauer ausgedrückt
Schmelzenthalpie) Δh s aufzubringen. Als Vergleichsprozess soll das Schmelzen reversibel
und quasistatisch, also sehr langsam bei der konstanten Schmelztemperatur
erfolgen. Man erhält
T sch
ΔS
=
δQ
1
1
∫ = Q m hs
T T
∫ δ = Δ
sch T
⋅ mit Qschmelz
= ∫ δQ
= m ⋅ Δhs
sch
Beispiel
Berechnen Sie die Entropiezunahme beim Schmelzen von
(Die spezifische Schmelzenthalpie von Blei ist
; die Schmelztemperatur
ϑ schmelz = 327 C ).
Die Entropieänderung ist
Q
ΔS
=
T
schmelz
schmelz
m ⋅ Δh
=
T
o
Δh (Pb) =
s
m = 600 g Blei.
24,5 kJ kg
−1
−1
s( Pb) 0,600 kg ⋅ 24,5 kJ kg
−1
schmelz
=
(327 + 273) K
= 24,5 JK
Wärmelehre – Abschnitt 6
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’2. Hauptsatz der Wärmelehre’