Kapitel 12

Fundamentale Erfahrung: Unser Leben und die meisten Ereignisse lassen sich zeitlich nichtumkehren: Die Zeit hat eine eindeutige Richtung. Die Zeit "verrinnt", es gibt (meist) kein zurück!⇒makroskopische Systeme meist irreversibel!Wir werden sehen, dass dies mit der großen Zahl an Freiheitsgraden zu tun hat!12.1.2. Reversible Prozesse:GleichgewichtUmgebungSystemSystemGleichgewichtUmgebungLinkes Bild: Beide Gewichte sind im Gleichgewicht. Wird ein Gewicht verschoben, so bleibt dasGleichgewicht erhalten. Idealerweise vernachlässigen wir Reibungsverluste (je schneller mechanischeProzesse ablaufen, desto großer meist die Reibungsverluste).Rechtes Bild: Betrachten wir z.B. eine isotherme Expansion: die Volumenänderung hat eineDruckänderung zur Folge. Zu jedem Zeitpunkt muss die außen anliegende Kraft mit dem Systemdruck imGleichgewicht sein, d.h. die Kraft muss stetig erhöht werden um eine Kompression zu erreichen. Wirerinnern uns, dass dabei die gesamte zugeführte Volumenarbeit in Form von Wärme an die Umgebungabgeführt wird. Es liegt also auch ein thermisches Gleichgewicht zwischen System und Umgebungvor. Würde man den Vorgang umkehren, darf man den Kolben nicht ruckartig (d.h. nicht ohneKräftegleichgewicht) nach außen schnellen lassen, da man einen Teil der zuvor zugeführten Arbeitverlieren würde. Außerdem muss die Expansion so langsam erfolgen, dass der Wärmezufluss aus derUmgebung die Temperatur und somit die innere Energie im System konstant halten kann. Sonst würdesich der Druck verringern und die zurückgewonnene Arbeit wäre kleiner als die bei der Kompressionzugeführte.Wird bei einem reversiblen Prozess eine Zustandsvariable wieder rückgängig gemacht, so laufen auchalle anderen Änderungen nur dann wieder exakt rückwärts ab, wenn dafür gesorgt wird, dass stets dasGleichgewicht erhalten bleibt (idealisierter Grenzfall!).Bei reversiblen Prozessen erfolgen Zustandsänderungen in infinitesimalen Schritten, so dass derEnergieaustausch zwischen System und Umgebung jederzeit umkehrbar ist. Man sagt das System istzu jedem Zeitpunkt mit der Umgebung im Gleichgewicht.In der Praxis kann das Gleichgewicht nur erhalten bleiben, wenn die Prozesse langsam genug ablaufen.WS2012 Entropie, freie Enthalpie + Gibbs´sche Gl. 222 3.Entwurf © Dr. Ogrodnik