Wenn wir zwei wechselwirkende Gase unterschiedlicher Temperatur haben, dann kann es möglich sein, dass ein Paket von Partikeln (*), die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, vom heißen Gas in das kalte Gas (zufällig) gelangen und die Temperatur des kalten Gases dadurch erhöhen Wärme übertragen. Die Clausius-Aussage des zweiten Hauptsatzes besagt jedoch, dass Wärme nur von einem heißen Körper zu einem kalten Körper fließt, sodass die skizzierte Situation eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes darstellen muss. Wenn wir uns jedoch das Gesamtbild vorstellen, dann ist es natürlich offensichtlich, dass die Wärme von einem heißen Gas in das kalte Gas übertragen wird.
Bevor mir Leute sagen, dass Temperatur eine emergente Eigenschaft ist, stellen Sie sich ein Paket von Partikeln vor, das groß genug ist, damit die Temperatur definierbar ist, falls dies der Fall ist
Bedeutet dies, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik nur gilt, wenn man das makroskopische Bild betrachtet? Oder besagt das zweite Gesetz, dass eine solche „Paketübertragung“ nicht möglich ist?
Ich suche eine Referenz dafür, wenn es in einem Lehrbuch / Papier diskutiert wird
*: Groß genug, damit die Temperatur definierbar ist
Wenn wir zwei wechselwirkende Gase unterschiedlicher Temperatur haben, dann kann es möglich sein, dass ein Paket von Partikeln (*), die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen...
In einem "Partikelpaket" bewegen sich die einzelnen Partikel nicht alle mit "hoher Geschwindigkeit". Ist das Teilchenpaket groß genug, dann variieren die Geschwindigkeiten der einzelnen Teilchen um die mittlere Geschwindigkeit des Teilchenpakets gemäß der Stephan-Boltzmann-Verteilung der Geschwindigkeiten um den Mittelwert.
... gehen (zufällig) vom heißen ins kalte Gas und erhöhen durch Wärmeübertragung die Temperatur des kalten Gases.
Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit "vom heißen Gas in das kalte Gas (zufällig)" meinen. Aber einzelne Teilchen des Gaspakets hoher Temperatur kollidieren mit einzelnen Teilchen des Gases niedriger Temperatur. Im Durchschnitt findet bei den Kollisionen eine Nettoübertragung von kinetischer Energie von den Hochtemperaturteilchen auf die Niedertemperaturteilchen statt, einfach weil die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen des Hochtemperaturgases größer ist als die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen des Gases Niedertemperaturgas.
Die Clausius-Aussage des zweiten Hauptsatzes besagt jedoch, dass Wärme nur von einem heißen Körper zu einem kalten Körper fließt, sodass die skizzierte Situation eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes darstellen muss.
Es liegt kein Verstoß gegen das zweite Gesetz vor. Obwohl es eine Energieübertragung von Kollisionen von Teilchen mit höherer Geschwindigkeit des Körpers mit niedrigerer Temperatur zu Teilchen mit niedrigerer Geschwindigkeit des Körpers mit höherer Temperatur geben kann, erfolgt die Nettoübertragung, die Kollisionen aller Teilchen beinhaltet, von dem Körper mit höherer Temperatur zu dem Körper mit niedrigerer Temperatur.
Bevor die Leute mir sagen, dass Temperatur eine emergente Eigenschaft ist, stellen Sie sich ein Paket von Teilchen vor, das groß genug ist, damit die Temperatur definierbar ist, wenn dies bedeutet, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik nur gilt, wenn das makroskopische Bild betrachtet wird? Oder besagt das zweite Gesetz, dass eine solche „Paketübertragung“ nicht möglich ist?
Wenn das Teilchenpaket groß genug ist, damit die Temperatur definierbar ist, das heißt, damit die Stephan-Boltzmann-Verteilung gilt, dann geht die Nettoenergieübertragung von dem Paket mit der höheren durchschnittlichen kinetischen Energie (dh höherer Temperatur) zu das Paket mit der niedrigeren durchschnittlichen kinetischen Energie. Dies schließt jedoch nicht die Möglichkeit einer Energieübertragung von einigen hochenergetischen Teilchen des Niedertemperaturpakets zu einigen niederenergetischen Teilchen des Hochtemperaturpakets aus. Das verstößt nicht gegen das zweite Gesetz.
Hoffe das hilft.
Bob D
Versuchen Sie es mit der Freiheit
Bob D
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