Thess

Die in der früheren Version getroffene Aussage, die Entropie sei eine "statistische Größe", ist nicht korrekt. Sie ist ebenso wie Temperatur und innere Energie eine makroskopische Größe, die sich ohne Bezug auf die statistische Physik definieren und messen lässt (siehe meinen Link auf "adiabatische Erreichbarkeit"). Die statistische Physik erlaubt lediglich, die Entropie mikroskopisch zu interpretieren sowie für ein ideales Gas zu berechnen.

Hätt'st du das auf Diskussion:Entropie geschrieben wär' mehr leuten geholfen. was solls. als "kenner" könntest du dich vielleicht mal an der endlosen unordnungsdiskussion ebenda beteiligen. wär' schön wenn man das mal abschliessen könnte. mfg, --Pediadeep 13:17, 14. Sep 2006 (CEST)

Die Thermodynamik als eigenständige (phänomenologische) Thermodynamik axiomatisch zu formulieren ist ja prinzipiell eine interessante Sache, aber dann in einem Atemzug zu behaupten, dass die statistische Beschreibung sinnlos und nicht korrekt ist finde ich etwas überzogen. Wenn die Entropie keine statistische Größe ist, dann gibt es in der Thermodynamik überhaupt keine statistischen Größen. Warum sollten wir die mikroskopische Beschreibung von makroskopischen Systemen verneinen, wenn sie doch so extrem erfolgreich ist? Warum die Mühe machen das System durch einen Dichteoperator zu beschreiben und alles quantenmechanisch zu formulieren? Die statistische Physik ist durchaus in der Lage mehr als ein ideales Gas zu berechnen, ich verstehe nicht wieso man das negiert. Was ist denn z.B. mit der Clusterentwicklung für ein reales Gas?

--David314 04:50, 15. Sep 2006 (CEST)

Entropie und Lebewesen

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Hallo Andre, ich habe das Beispiel wieder eingebaut, aber deutlich vorsichter formuliert. Schau mal, ob du damit leben kannst. Gruß, --Aegon 16":16, 28. Sep 2006 (CEST)

Hallo Aegon, die überarbeitete Version klingt besser. Ich habe jedoch immer noch Bedenken, die ich in der Diskussionsseite schildere. Das Buch von Nelson werde ich mir mal anschauen. Mir wird aus Deinem Beispiel aber nicht klar, worin der Nutzen der Entropie in diesem konkreten Fall bestehen soll. Viele Gruesse ----Thess 08:06, 29. Sep 2006 (CEST)

Entropie als statistische Größe

Hallo David, ich behaupte nicht, die "statistische Beschreibung sei sinnlos und nicht korrekt", sondern ich sage, dass die Entropie keine statistische, sondern eine makroskopische Größe ist. Das gleiche gilt übrigens auch für die Temperatur. Wenn Du Wert auf den Bezug zur statistischen Physik legst, dann solltest Du schreiben, dass man die Entropie für bestimmte Fälle mit den Methoden der statistischen Physik (oder Quantenstatistik) berechnen kann. Dabei sollten wir aber nicht vergessen, dass selbst die Berechnung der Entropie für ein so "einfaches" System wie eine Tasse Kaffee jenseits der Möglichkeiten der heutigen Methoden der statistischen Physik liegt. Thess 16:13, 4. Okt 2006 (CEST)

"Entropie für Unzufriedene"

Hallo Andre, ich verstehe nicht ganz, "dass es angeraten erscheint, die ingenieurwissenschaftliche Grundausbildung auf dem Gebiet der Thermodynamik auf das neue Konzept umzustellen". Die Lieb-Yngvason-Methode ist sicherlich eine theoretisch saubere Sache, aber neu ist das eigentlich nicht und auch nicht prinzipiell anders als die Einführung im "Baehr" und in anderen anspruchsvollen Büchern. Auch dort wird der Entropiebegriff über die adiabate Erreichbarkeit erläutert und die Definitionsgleichung für die Entropieänderung (Gleichung 3 im Artikel) damit hergeleitet - nur etwas leichter verständlich. Gruß, Viola sonans 17:59, 5. Sep. 2007 (CEST)

Hallo Viola, Deiner Behauptung, die Lieb-Yngvason Theorie sei eigentlich nicht neu, muss ich entschieden widersprechen. Es hat noch nie in der Geschichte der klassischen Thermodynamik eine begrifflich und mathematisch so präzise Definition der Entropie und eine so klare Formulierung des Entropieprinzips gegeben. Die gängige Thermodynamikliteratur leidet darunter, dass nicht ordentlich zwischen Grundgrößen und abgeleiteten Größen unterschieden wird. Deshalb ist es notwendig, die Ausbildung der Thermodynamik zu erneuern und auf das gleiche Niveau zu heben wie auf den Gebieten Mechanik und Elektrodynamik. Viele Grüße Andre Thess 11:37, 17. Sep. 2007 (CEST)

Hallo Andre, deine Erwiderung habe ich jetzt erst entdeckt. Ich muss mich etwas zurücknehmen. Meine Äußerung "nicht neu" bezog sich auf die Erläuterung des Entropiebegriffs über die adiabate Erreichbarkeit. Wenn die Theorie, die ich so genau nicht kenne, auch die Definition der Entropie als Grundgröße enthält, über die die Temperatur abgeleitet wird, ist das sicherlich neu. Möglicherweise ist das für einen reinen Theoretiker auch sehr reizvoll, aber deswegen die Grundausbildung umstellen? Die Temperatur kann man fühlen und messen, die Entropie nicht. Man wird so oder so diese Größe nicht so leicht verstehen können, bis der Umgang damit irgendwann Verständnis suggeriert. Aber ist das denn mit anderen Größen anders? Können wir verstehen, was eigentlich die Zeit ist? Können wir verstehen, wie die Erde das macht mit ihrer Anziehungskraft, "was die Welt im Innersten zusammenhält"? Ich kann mit den traditionellen Definitionen gut leben, so lange sie nicht zu Irrtümern und falschen Anwendungen führen, und glaube auch, dass es im Anwendungsbereich große Schwierigkeiten geben würde, wollte man die Definitionen umkrempeln. Viele Grüße, Viola sonans 21:14, 22. Sep. 2007 (CEST)

Hallo Viola, meine zugegebenermaßen kühne Forderung, die Grundausbildung umzustellen, beruht auf einem Experiment, welches ich in den letzten drei Jahren mit meinen Studenten (Maschinenbau, TU Ilmenau, 3. Semester) durchgeführt habe. Ich stelle in der Kursvorlesung die Entropie auf klassische Art dar (Carnot-Wirkungsgrad und Clausius-Ungleichung) und erläutere in der gleichen Woche (fakultativ, zwei mal 90 Minuten) die Lieb-Yngvason Theorie. Auf die Frage "Finden Sie die Lieb-Yngvason-Theorie A-mehr, B-genauso oder C-weniger plausibel als die klassische Entropiedefinition?" antworten seit drei Jahren konsistent über 60 Prozent der Studenten mit "A". Ab dem kommenden Semester stelle ich die Grundvorlesung auf Lieb-Yngvason um. In einem Semester kann ich Dir gern über das Resultat berichten. Viele Gruesse Andre Thess 11:05, 24. Sep. 2007 (CEST)

Hallo Andre, das ist schon interessant. Aber gestatte bitte, dass ich das etwas hinterfrage. Ist es nicht so, dass man stets beim zweiten Mal besser kapiert? Hinzu kommt dein Engagement für diese Methode, wahrscheinlich auch mit einiger Suggestivkraft ausgestattet. Ich will damit nicht das Gegenteil von deiner Feststellung behaupten, nur einige Fragen noch stellen: Erstens, wenn du die Entropie über die adiabate (adiabatische) Erreichbarkeit erläuterst, die Begriffe "Wärme" und "Temperatur" dann erst über die Entropie definierst, wie erläuterst du dann vorher den Begriff "adiabat"? Zweitens: Wenn du nach der neuen Methode alle Definitionen getroffen hast, kommt dann nicht der Knick, bei dem du sagen musst "ätsch, im SI-System ist aber die Entropie keine Grundgröße, dafür aber die Temperatur, und man kann die Entropie auch über die dissipierte Arbeit du+pdv im adiabaten System definieren, mit der Temperatur als integrierendem Nenner"? Und wenn du dann noch zeigst, dass diese Größe ein vollständiges Differenzial hat, kann es nicht sein, dass die Beurteilung der Plausibilität dann anders ausfällt? Viele Grüße, Viola sonans 22:33, 30. Sep. 2007 (CEST)

Hallo Viola, ich finde Deine hartnäckigen Nachfragen gut. Dein Einwand, das Ergebnis meiner Umfrage bei den Studenten sei durch mein Engagement für die neue Methode verfälscht, ist berechtigt. Deshalb behaupte ich auch nicht, es würde sich um eine wissenschaftlich fundierte Umfrage handeln. Für die Beantwortung Deiner inhaltlichen Frage muß ich etwas weiter ausholen. Du stimmst mir sicher zu, dass es in jedem Zweig der Wissenschaft wichtig ist, sorgfältig zwischen Grundbegriffen und abgeleiteten Begriffen zu unterscheiden. Grundbegriffe werden postuliert und durch bestimmte mathematische Objekte dargestellt. Sie bedürfen keiner weiteren Erläuterung. (Allerdings ist es nützlich, sich etwas darunter vorzustellen.) Ein vorbildliches Beispiel bietet die klassische Mechanik mit den Grundbegriffen Zeit und Raum und dem abgeleiteten Begriff Geschwindigkeit. Für die mathematische Formulierung der Mechanik sind Zeit und Raum reelle Zahlen aus dem R1 bzw dem R3. Die Frage, was Zeit oder Raum ,,eigentlich“ seien, ist nicht Gegenstand der Mechanik. Die abgeleitete Größe Geschwindigkeit ist nun einfach als Ableitung des Ortes nach der Zeit definiert. Demgegenüber ist die Thermodynamik in der herkömmlichen Darstellung ein besonders drastisches Exempel für Konfusion von Grundbegriffen und abgeleiteten Größen. Ein – ich muss es leider so sagen - besonders trauriges Beispiel findet sich in dem von Dir erwähnten Lehrbuch von Baehr. Dort ist zu Beginn des Kapitels über den Zweiten Hauptsatz und Entropie von ,,Postulaten“ die Rede, auf denen die Entropiedefinition beruhen soll. Abgesehen davon, dass es sich dabei nicht um Postulate im mathematischen Sinn handelt (dafür sind sie zu unscharf formuliert und außerdem unvollständig), wird die Entropiewachstumsrate dort als Quotient von Wärmestrom und Temperatur definiert. Wenn dies so wäre, dann müssten Wärme und Temperatur Grundbegriffe der Thermodynamik sein und die Entropie eine abgeleitete Größe. Dem ist jedoch nicht so, denn die thermodynamische Temperatur kann nur der Grundlage der Entropie definiert werden. Das zentrale Postulat dieses (ansonsten recht ordentlichen Lehrbuches) ist also in Wirklichkeit eine Tautologie. Im Gegensatz dazu wird bei der Lieb-Yngvason Theorie klar zwischen Grundbegriffen und abgeleiteten Größen unterschieden. Adiabatische Erreichbarkeit ist eine solche Grundgröße, die keiner weiteren Erläuterung bedarf. Auf ihr baut die Entropie auf. Viele Grüße AndreThess 16:01, 7. Okt. 2007 (CEST)

Hallo Andre, danke für die ausführliche Antwort. Die erste Hälfte bedarf keiner Diskussion, die zweite wohl. Ich komme aber erst in etwa 3 Wochen dazu, ausführlich zu antworten, wenn ich von einer Reise zurück bin. Vorab nur so viel: Auch ich habe mit der Temperatur als Grundgröße meine Schwierigkeiten, weil die Skalierung nur über die Wärme möglich ist, aber mit der adiabatischen Erreichbarkeit noch mehr, schon allein weil dieser Begriff aus einem Substantiv und einem Adjektiv besteht, wobei das Adjektiv mit "wärmedicht" belegt ist. Das ist bereits eine Erläuterung. Auch in deinem Artikel "Adiabatische Erreichbarkeit" hast du den Link gesetzt. Kannst du im Übrigen die sehr abstrakte Beschreibung nicht durch ein Beispiel mit Skizze verständlicher machen? Wöfür steht X, für den Zustand des Systems oder den der Apparatur? Schöne Grüße, Viola sonans 08:44, 10. Okt. 2007 (CEST)

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in der Zwischenzeit habe ich nochmal ein wenig nachgedacht, auch im "Baehr" nachgelesen. Eine Tautologie kann ich da nicht finden, meinst du etwa damit "Zirkelschluss"? Dann hättest du wohl Recht, wenn die Temperatur ausschließlich über den Carnot-Faktor definiert würde. Aber zunächst wird ja - ohne eine Skalierung - mit dem nullten Hauptsatz als Postulat die Grundgröße "Temperatur" eingeführt. Die zunächst von Celsius vorgenommene Skalierung über eine temperaturabhängige Stoffeigenschaft, nämlich die Ausdehnung des Quecksilbers wäre m. E. an sich auch axiomatisch einwandfrei, nur wegen der Stoffabhängigkeit unbefriedigend. Auf die thermodynamische Temperatur mit der stoffunabhängigen Skalierung kommt man nun aber auch über das Gasthermometer, also über mechanische Größen, ohne sich über die Wärme und mit ihr im Kreis zu bewegen. Vielleicht sollte man das erläutern, bevor man die Definition über den Carnot-Faktor dann - nur noch als Bestätigung - "nachschiebt". Ich glaube, das Unbehagen, das man empfindet, wenn man in der phänomenologischen Darstellung zu den drei Grundgrößen der Mechanik eine vierte hinzunehmen muss (und mit der Stoffmenge dann noch eine fünfte), ist - so oder so - zwangsläufig. Denn eigentlich ist die Temperatur ja eine statistische mechanische Größe ( --> Carathéodory), aber sie ist für die Anwendung unverzichtbar und da man sie fühlen kann, ist sie m. E. als Grundgröße eher geeignet als die verhasste und für den täglichen Gebrauch auch nicht überall benötigte Entropie .

Viele Grüße,Viola sonans 21:38, 7. Nov. 2007 (CET)

Hallo Viola, sorry für die späte Antwort. Wir kommen mit unserer Diskussion jetzt an einen Punkt, an dem ich Passagen aus konkreten Lehrbüchern kritisieren muss. Hierfür ist eine allgemein zugängliche Informationsplattform wie Wikipedia nicht der geeignete Ort. Wenn Dir die Fortsetzung dieser Diskussion wichtig ist, können wir sie gern individuell per Email führen. Meine Emailadresse lautet thess(at)tu-ilmenau.de. Wenn Du Deine Identität nicht preisgeben möchtest, kannst Du mir gern von einer anonymisierten Adresse schreiben. Ich werde Dir so gut ich kann auf die obigen sowie weitere Fragen antworten. Viele Grüße Andre Thess 22:55, 11. Dez. 2007 (CET) PS: Deine Anregung, Illustrationen über adiabatische Erreichbarkeit einzubauen würde ich gern aufnehmen. Allerdings unterliegen die Bilder in meinem Buch dem Copyright und ich habe derzeit leider keine Möglichkeit, neue Abbildungen anfertigen zu lassen.

Adiabatische Erreichbarkeit

Hallo Herr Thess, ich habe als Nichtphysiker noch grundlegende Verständnisprobleme, können Sie mir helfen? Wenn es bei Ihrem Wasser-Eis-Beispiel heißt es sei "möglich, Eiswürfel durch mechanisches Rühren zum Schmelzen zu bringen. Dabei ändert sich in der Umgebung des Systems nur die Lage eines Gewichts, welches die Apparatur, in diesem Fall den Rührer, angetrieben hat." Und es sei unmöglich Wasser in Eis zu überführen, allein durch Heben oder Senken eines Gewichts. Warum ist es ausgeschlossen mit einem Gewicht eine Drehschieberpumpe anzutreiben, so dass der verminderte Druck das Wasser gefrieren lässt? Warum ist also der Zustand Eis adiabatisch nicht erreichbar? Flötist 17:38, 27. Sep. 2011 (CEST)

Es ist durch Druckverminderung in einem geschlossenen Behälter nicht möglich, Wasser gefrieren zu lassen. Zwar gibt es die Verdunstungs"kälte", doch die würde nicht zum Gefrieren führen. Thess 18:44, 14. Dez. 2011 (CET)