Eckehard.Fiedler
Hallo Eckehard!
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Mein Tipp für deinen Einstieg in Wikipedia: Sei mutig ;-) Herzlich Willkommen! --Schwalbe Disku 22:27, 3. Nov 2005 (CET)
Ich hatte noch nicht die Zeit, da mal ganz tief einzusteigen. Ich vermute jedoch, dass du richtig liegst, denn es gibt ja das Wirbelrohr und das "sortiert" auch warme und kalte Teilchen. Warum das noch nicht im Artikel Wirbelrohr steht? Nun vor allem, weil die zitierte Seite nicht einfach kopiert werden darf und ich auch, wie schon erwähnt, nicht in allen Details drin stecke. Vielleicht wäre das ja etwas für dich. ;-) --Schwalbe Disku 22:27, 3. Nov 2005 (CET)
Hy Schwalbe, vielen Dank für deinen schönen Hinweis. Es ist wichtig zu sehen, daß es solche Prozesse des Entropietransfers tatsächlich häufiger gibt.
An Deinem Beispiel ist leider ein Punkt, der nicht gut zum Dämon paßt: Beim Wirbelrohr handelt es sich um einen offenen Prozeß, bei dem dem System Energie zugeführt wird. Das Wirbelrohr produziert jede Menge Entropie, kann dafür aber einer kleine Menge Gas die Entropie entziehen. Und das ist ganz ok, auch nach dem 2. Hauptsatz. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert jeder Kühlschrank.
Der 2. Hauptsatz gilt aber nur für geschlossene Systeme. Er sagt, daß diese nach einer Zeit zur Ruhe kommen, wenn ein Gleichgewicht erreicht ist. Dann würde das Wirbelrohr auch nicht mehr funktionieren.
Es ist also ganz wichtig zu sehen, ob ein System offen oder geschlossen ist.
Die Erde ist übrigens auch ein offenes System. Ihr "Gleichgewicht" ergibt sich nur aus dem Zu- und Abstrom von Energie (Sonnenwärme mit 6000K rein -> Abstrahlung ins Weltall). Nach der Denkweise der Thermodynamik vernichtet dieser Zustrom ständig Entropie.
Der Dämon treibt aber leider in einem geschlossenen System sein Unwesen. Und da wäre das System ja angeblich bei Umgebungstemperatur im Gleichgewicht. Die Frage ist nur, woher weiß denn mein System, wie die Umgebungstemperatur ist? Wenn es wirklich geschlossen ist, dann kann es das nicht wissen. Es kennt nur seinen eigenen Zustand.
Ok, ich muß zugeben, drin im System ist alles gut gemischt und im Gleichgewicht. Daher können wir da keine Energie mehr rausziehen, oder?
Nun ist es interessant, sich mal die Vorgänge in einem Gas genau anzusehen. Dort kommt es bei elastischen Stößen von Molekülen immer wieder zu Brems- und Beschleunigungseffekten. Im Mittel bleibt die Energie im Gas gleich, aber lokal werden Moleküle schon mal bis zum Stillstand abgebremst oder bis fast zum dreifachen der mittleren Geschwindigkeit beschleunigt. Man kann sich diese Effekte sogar mit Billardkugeln ansehen, das ist alles physikalisch korrekt. Und das ist genau die Grundlage für die Maxwellsche Verteilung und auch für Maxwells Frage, ob man das denn nicht nutzen könnte.
Also eigentlich haben wir im Gas ständig ein hin und Her, bei dem Energie von einem Molekül auf andere übertragen wird. Statistisch ist es im Gleichgewicht, lokal aber eben nicht. Da die Stöße im Gas voll elastisch sind, bleibt die Energie und die Entropie konstant. Aber eigentlich findet ein ständiger Entropie-Transfer statt. Man muß ja auch mal fragen, wieviele Moleküle denn überhaupt schneller werden können und zu welchem Preis. Im Mittel wird sich zeigen, daß das Verhältnis gerade so ist, daß die Entropie des Gesamtsystems eben konstant bleibt und für ein schnelles Molekül immer mehrere langsame entsthen.
Baue ich nun ein System mit Molekularmembran, dann gelingt es mir, das System aus dem Gleichgewicht zu bringen, ohne Entropie zu erzeugen. Ich sortiere, und das ist ja nichts anders, als ein Ungleichgewicht. Nur ist es nicht mein Sortiervorgang, der den "Entropie-Transfer" erledigt, sondern die elastischen Stöße der Moleküle. Ich mache mir diesen physikalischen Vorgang nur zunutze.
Habe ich behauptet, das sei ein Perpetuumobile? Ganz im Gegenteil. Das System kühlt sich bis auf den absoluten Nullpunkt ab und dann ist Schluß (Halt, jetzt nichts von außen zuführen, denn dann gilt der 2. Hauptsatz ohnehin nicht mehr).
Das Fazit ist nur, das System ändert durch die Membran seinen Gleichgewichtszustand. War der vorher gerade bei Umgebungstemperatur, dann ist es mit Membran der absolute Nullpunkt. Das es der absolute Nullpunkt ist, kommt daher, daß ich immer wieder die langsame von den schnellen Molekülen trenne und mir die langsamen als Bezug nehmen kann.
--Eckehard.Fiedler 22:46, 28. Nov 2005 (CET)
- Du scheinst dich echt gut in der Thematik auszukennen. Da der Artikel zum Maxwellschen Dämon schon recht ordentlich ist, würde ich meinen Vorschlag noch mal wiederholen, schreib doch bitte was zum Wirbelrohr. Ich helfe gern bei der Formatierung, aber hab zu wenig Zeit fürs Inhaltliche, ein größeres Projekt (WP:GAU) hat mich voll im Griff. Gruß --Schwalbe Disku 08:50, 30. Nov 2005 (CET)
EF: Sorry, ich dachte, das wäre klar geworden das das Wirbelrohr nichts mit dem Maxwellschen Dämon zu tun hat. Der 2. Hauptsatz gilt nur für geschlossene Systeme, das Wirbelrohr ist ein offenes System. Im übrigen funktioniert es ziemlich ähnlich wie eine normaler Kühlschrank. Man nutzt den Effekt, daß sich in einem Wirbel die heißen Gase im Kern sammeln. In einem Wirbel treten schon mal sehr hohe Drücke auf, das hilft auch noch etwas. Das ist ein schöner Effekt, braucht aber höllisch viel Energie.