Wenn Entropie eine Zustandsfunktion ist, warum wird dann von reversiblen vs. irreversiblen Prozessen geredet?

Ich bereite mich also auf meine Bachelor-Prüfung in Thermodynamik vor und kann mir einfach nicht vorstellen, wie wichtig Reversibilität und Irreversibilität eines Prozesses in Bezug auf die Entropie sind. Ich meine, wenn Entropie eine Zustandsfunktion ist und ein System im Zustand A eine S(A)-Entropie hat und ein System im Zustand B S(B), was kümmert es uns dann, ob der Pfad zwischen ihnen reversibel oder irreversibel ist?

Außerdem hat mein Professor festgestellt, dass in einem irreversiblen Zyklus die Entropieänderung nicht Null ist. Wie kann das sein, wenn ein Zyklus dadurch definiert ist, dass er genau denselben Zustand wie Anfang und Ende hat und Entropie eine Zustandsfunktion ist?

All dies verwirrt mich sehr und ich würde mich über eine Klarstellung freuen.

Folgendes löste für mich die gleiche Verwirrung, als ich an Ihrem Punkt war: "Eine Zustandsfunktion ist NICHT dasselbe wie ein mechanisches Potential.". Es sieht ziemlich danach aus, oder nicht, mit der Definition verschiedener Pfade, die das System nehmen kann und so? Was ist also der Unterschied? Der Unterschied besteht darin, dass bei Potentialproblemen das Potential die einzig relevante physikalische Größe ist. Es bestimmt vollständig die Dynamik des Systems. In der Thermodynamik ist das nicht der Fall. Die relevante Physik in der Thermodynamik ist die Wärmeübertragung zwischen Temperaturbädern, die ein irreversibler Prozess ist.
Hm, danke für den Kommentar. Ich bin mir nicht sicher, ob ich das ganz verstehe, aber Sie haben völlig Recht, dass ich in meinem Kopf diese beiden, nämlich Zustandsfunktionen und mathematische Potenziale, als gleich behandelt habe. Ich bin ziemlich überrascht, dass sie nicht gleich sind. Ich werde versuchen zu verstehen, was Sie hier sagen.

Antworten (2)

Sie müssen auch die Umgebung berücksichtigen. Wenn Sie über einen reversiblen Prozess von Zustand A nach Zustand B gelangen, hebt die Entropieänderung des Systems genau die entgegengesetzte Entropieänderung der Umgebung auf; Insgesamt gibt es also keine Änderung der Entropie. Wenn es andererseits ein irreversibler Prozess wäre, hebt die Entropieänderung des Systems (obwohl dieselbe wie der reversible Fall, da es sich um eine Zustandsfunktion handelt) die Entropieänderung für die Umgebung nicht auf. Und insgesamt gibt es eine positive Veränderung in der Entropie des Universums.

Außerdem können Sie im reversiblen Fall die Änderung der Entropie des Systems direkt mit der übertragenen Wärme in Beziehung setzen, die reversibel durch die Temperatur der Umgebung geteilt wird. Im irreversiblen Fall kann die irreversibel übertragene Wärme jedoch nicht zur Bewertung der Entropieänderung verwendet werden, und Sie müssten einen äquivalenten reversiblen Prozess mit denselben Gleichgewichtsendpunkten verwenden.

Wie soll das funktionieren? Der reversible Prozess ändert die Systementropie um dS_sys^irr=dQ/T, während der irreversible Prozess sie um dS_sys^rev > dQ/T ändert. Es gibt also einen Unterschied in den 2 Werten. Der Umgebungsbeitrag sollte gleich sein, weil die Umgebung sehr groß ist und reversibel Energie aufnimmt (also immer dS_env=-dQ/T)?
Der Umgebungsbeitrag sollte gleich sein, weil die Umgebung sehr groß ist und reversibel Energie aufnimmt (also immer dS_env=-dQ/T)? Die Änderung der Gesamtentropie (sys+env) ist ebenfalls unterschiedlich (=0 für reversible Prozesse und >0 für irreversible), wie kann die Entropie dann also eine Zustandsfunktion sein?
Die Gesamtentropie (sys + env) ist KEINE Zustandsfunktion. Aber die Entropie des Systems ALLEIN ist eine Zustandsfunktion, was bedeutet, dass sie nicht davon abhängt, wie Sie einen Zustand erreicht haben, sei es ein reversibler oder irreversibler Weg, die Entropie des Systems in diesem Zustand ist gleich.
Wenn die Gesamtentropie keine Zustandsfunktion ist und die Entropie des Systems eine ist, impliziert das, dass die Entropie der Umgebung keine Zustandsfunktion ist?

  1. Im Falle von S ( EIN ) = S ( B ) Es gibt viele Wege zu verbinden EIN zu B aber nur ein einziges, das reversibel ist, dh in beide Richtungen zurückgelegt werden kann, ohne die Gesamtentropie im Universum zu erhöhen. Dieses Ergebnis ist bei Kreisprozessen sehr wichtig.

  2. Ihr Professor hat von der Gesamtentropie im Universum gesprochen, nicht von der Entropie des Systems, das einem zyklischen Prozess unterliegt.

Siehe Kapitel 4 von „Thermodynamics & Introduction to Thermostatistics“ von Herbert Callen, das eine hervorragende Erklärung für dieses Thema enthält.

Tatsächlich gibt es unendlich viele umkehrbare Pfade, die alle genau die gleiche Entropieänderung ergeben.
Wenn Entropie eine Zustandsfunktion ist, warum wird dann von reversiblen vs. irreversiblen Prozessen geredet?
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