Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 10.5 PHYSIK IV 399Der zweite HauptsatzUnsere Erfahrungen bestätigen, dass die Entropie im Gleichgewichtszustand eines Systems ein Maximumhat. Diese Erfahrungstatsache wird im 2. Hauptsatz zum Ausdruck gebracht:Zweiter Hauptsatz:Es gibt keine natürlichen Prozesse, in denen die Gesamtentropie abnimmt. Alle irreversiblenProzesse in einem abgeschlossenen System sind mit einer Entropievergrößerungverbunden. Nach einer Zustandsänderung muss das System wieder insGleichgewicht laufen, wobei die Entropie zunimmt.reversible Prozesse: dS = 0irreversible Prozesse: dS > 0 .Es gibt die folgenden äquivalenten Formulierungen des 2. Hauptsatzes:1. Es gibt kein Perpetuum Mobile der zweiten Art.Unter einem Perpetuum Mobile zweiter Art verstehen wir eine Maschine, die nichts anderes tut alsunter Abkühlung eines Wärmereservoirs Arbeit zu leisten. Mit einer solchen Maschine könnten wirWärme vollständig in Arbeit umwandeln. Dies ist nicht möglich. Wir brauchen immer ein zweitesReservoir, das wir aufheizen.2. Wärme kann nicht vollständig in mechanische Arbeit umgewandelt werden.3. Jedes abgeschlossene makroskopische System strebt seinen wahrscheinlichsten Zustand an.Dies ist die statistische Begründung für die Maximierung der Entropie. Der wahrscheinlichsteZustand besitzt die meisten mikroskopischen Realisierungsmöglichkeiten, also die größte Entropie(Unordnung).Der dritte HauptsatzDer dritte Hauptsatz macht eine Aussage über die Entropie am absoluten Temperatur-Nullpunkt:Dritter Hauptsatz:Für T → 0 geht auch die Entropie gegen 0:S → 0 für T → 0 .Es gibt die folgenden äquivalenten Formulierungen des 3. Hauptsatzes:1. Die spezifische Wärmekapazität aller Stoffe verschwindet am absoluten Nullpunkt: C → 0für T → 0.2. Der absolute Temperatur-Nullpunkt ist experimentell nicht zu erreichen.2003