Würde die Entropie im Gleichgewicht maximiert, wenn es keine irreversiblen Prozesse gäbe? [geschlossen]

Ich habe diese Frage gelesen , aber sie beantwortet meine Frage nicht:

In einem wirklich idealen isolierten System (z. B. einem idealen Gas) ist es durchaus möglich, dass es keinen irreversiblen Prozess gibt, bei dem die Nettoentropieproduktion Null ist. In einem solchen Fall würde sich die Entropie des Systems gegenüber ihrem Anfangswert nicht ändern. Bedeutet das, dass sich das System nicht in Richtung eines Gleichgewichts entwickeln wird? oder gibt es andere Gründe, die das System dazu zwingen, sich in Richtung eines Gleichgewichts zu entwickeln und die Entropie zu maximieren?

Haben Sie sich die Papiere angesehen, die ich in der vorherigen Version dieser Frage vorgeschlagen habe, die Sie gelöscht haben? Nämlich diese und diese (unter vielen, vielen anderen).
@YvanVelenik Noch nicht, aber danke, ich werde sie mir ansehen
Ich verstehe Sie nicht. Bitte erklären Sie, wie Sie von "es ist durchaus möglich, dass es keinen irreversiblen Prozess gibt, so dass die Nettoentropieproduktion Null ist" zu isoliertem "die Entropie des Systems würde sich nicht von ihrem Anfangswert ändern" kommen.
Wenn es keine irreversiblen Prozesse gibt, befindet man sich im Gleichgewicht. Wenn Sie sich im Gleichgewicht befinden, haben Sie die maximale Entropie.
@ user253751 eine Rechtfertigung für "Wenn es keine irreversiblen Prozesse gibt, befinden Sie sich im Gleichgewicht. Wenn Sie im Gleichgewicht sind", oder ist es nur Ihre Intuition? Wissen Sie, in der Wissenschaft hat es keinen Sinn, nur zu sagen, was Sie denken, es sei denn, Sie rechtfertigen, was Sie argumentieren.
@hyportnex Sie wissen, die Entropie eines Systems ändert sich entweder durch Wärmeaustausch mit der Umgebung oder durch die Entropieerzeugung durch die Prozesse innerhalb des Systems. Ersteres ist nicht möglich, da das System isoliert ist, und wir gehen davon aus, dass letzteres auch nicht möglich ist, da wir von einem idealen System sprechen, in dem es keine Reibung oder ähnliches gibt.
Sie müssen in Ihrem Beitrag erklären, warum die von Ihnen verlinkte Frage Ihre Frage nicht beantwortet. Für mich tut es das, also wäre es hilfreich zu sehen, warum dieser Beitrag nicht ausreicht. Sonst würde ich noch als Duplikat markieren.
@AaronStevens Weil alle Erklärungen in Bezug auf einige spezifische Beispiele gegeben werden; Wissen wir wirklich, dass die Maximierung der Entropie ein universelles Prinzip ist? oder einfach nur ein gemeinsames Merkmal alltäglicher Phänomene.
@onurcanbektas Nun, das ist eine ganz andere Frage. Welchen willst du fragen?
@AaronStevens Nein, es sind die gleichen Fragen; eine von ihnen kann aus der Antwort der anderen beantwortet werden.
Jetzt sehe ich die Quelle Ihrer Verwirrung! Das Fehlen von Reibungs-/Viskositätsprozessen reicht nicht aus, um die Entropie in einem isolierten System konstant zu halten, die Entropie kann für jede Irreversibilität zunehmen, zum Beispiel freie Expansion eines idealen Gases im leeren Raum. Wie Pippard sagte, ist die Gleichgewichtsentropie nicht mit dem Prozess verbunden, sondern eher mit den bestehenden Beschränkungen , die das Gleichgewicht halten; dies kann Ihnen helfen: physical.stackexchange.com/questions/534173/…
@hyportnex "zum Beispiel freie Expansion eines idealen Gases im leeren Raum": Entropie steigt? Wie?
@hyportnex Die kostenlose Erweiterung ist jedoch irreversibel
@Aaron_Stevens ja, das ist natürlich genau der Punkt, sonst würde die Entropie nicht zunehmen; zuerst war das Gas (ideal) in einem kleinen Volumen - eine Einschränkung, eine Entropie; dann wird ein Loch in die Wand gebohrt und jetzt nimmt das Gas ein anderes größeres Volumen ein, wir haben eine andere Einschränkung und eine andere, aber größere Entropie. Zwischen den beiden Gleichgewichten besteht der einzige Unterschied in dem Loch in der Wand, das die Einschränkung darstellt.

Antworten (1)

Nachdem ich Ihren Beitrag mehrmals gelesen und die verschiedenen Kommentare anderer sowie Ihre Antworten gelesen habe, denke ich, dass die Frage, ob die Entropie eines "wirklich" isolierten Systems maximiert wird oder nicht, von der Rolle abhängt, die das System intern einschränkt spielen, um die Initiierung irreversibler Prozesse innerhalb eines isolierten Systems zu verhindern. Hier sind meine Gedanken.

Angenommen, Sie haben ein System, das aus einem idealen Einkomponentengas besteht, das in einer starren, perfekt thermisch isolierten Kammer enthalten ist. Die starr isolierten Wände der Kammer bilden die Grenze zwischen dem System und der Umgebung. Das System (ideales Gas) wird also als isoliert betrachtet.

Jetzt gibt es in unserem isolierten System eine feste Trennwand, die das Gas in zwei gleiche Volumina teilt. Nehmen wir an, dass die Temperatur und der Druck des Gases auf einer Seite der Trennwand gleich sind wie auf der anderen. Wir würden dann sagen, dass sich die Gase auf beiden Seiten der Trennwand im thermischen und mechanischen Gleichgewicht befinden und dass unser isoliertes System innerlich im Gleichgewicht ist. Wenn die Trennwand irgendwie sorgfältig entfernt würde, so dass der Akt des Entfernens selbst das System nicht "stört", wäre das System außerdem immer noch im thermischen und mechanischen Gleichgewicht. Mit anderen Worten, die Partition ist irrelevant und die Entropie des Systems ist bereits maximiert.

Nehmen wir stattdessen an, dass die Temperatur des Gases auf der linken Seite der festen Trennwand höher ist als auf der rechten Seite und dass unsere Trennwand perfekt thermisch isoliert und fixiert ist. Da die Volumina gleich sind, ist auch der Druck auf der linken Seite höher als auf der rechten Seite. Also fragen wir noch einmal, ist unser System intern im thermischen und mechanischen Gleichgewicht? Ist die Entropie unseres Systems "maximiert"?

Damit sich das Gas auf der linken und rechten Seite im thermischen Gleichgewicht befindet, müsste es, um dem nullten Hauptsatz zu gehorchen, keinen Nettowärmefluss geben, wenn die Trennwand wärmedurchlässig wäre. In unserem Fall findet jedoch kein Wärmefluss statt, dadie Trennwand ist nicht wärmedurchlässig. Damit sich das Gas auf der linken und rechten Seite im mechanischen Gleichgewicht befindet, würde das Gas mit höherem Druck auf der linken Seite keine Arbeit leisten, um das Gas auf der rechten Seite zu komprimieren, wenn die Trennwand nicht an Ort und Stelle befestigt wäre. Auch das wäre nicht der Fall. Kurz gesagt, wenn die Trennwand nicht wärmeisoliert oder an Ort und Stelle befestigt wäre, würde es zu einer Wärmeübertragung und/oder Arbeit im Inneren des Systems kommen. Darüber hinaus wären die Prozesse irreversibel, da Wärme nicht spontan von der rechten Seite zurück nach links fließen wird und das Gas auf der rechten Seite nicht spontan Arbeit verrichtet, indem es das Gas auf der linken Seite komprimiert, um das System in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen. Ein Eingreifen der Umgebung wäre erforderlich, was wiederum die Umgebung verändert zurücklässt.

Obwohl sich das System technisch intern nicht im thermischen oder mechanischen Gleichgewicht befindet, können, solange die Beschränkung besteht, keine irreversiblen Prozesse stattfinden und keine Entropie erzeugt werden. Aber wir verlassen uns auf den inneren Zwang, um zu verhindern, dass irreversible Prozesse stattfinden. Wir könnten auch fragen, ob es möglich ist, die Eigenschaften der Beschränkung zu ändern, ist das System dann wirklich isoliert? Ist irgendein System wirklich isoliert?

Als Denkanstoß hoffe ich, dass dies hilft.

Vielen Dank, das hat wirklich geholfen
Übrigens möchte ich nur darauf hinweisen, dass, wenn es eine thermisch isolierte, unbewegliche Wand zwischen links und rechts gibt, das gesamte System unabhängig von den Temperaturen der Abteile im Gleichgewicht ist, weil dieses System unter den gegebenen Bedingungen sein wird seinen Zustand im Laufe der Zeit nicht ändern. Die Tatsache, dass Sie im Grunde das System selbst ändern, indem Sie die Wand entfernen (oder zulassen, dass sie thermisch transparent ist), ändert daher den Gleichgewichtszustand.
@onurcanbektas Ich stimme dir nicht zu, wollte nur zeigen, dass es Feinheiten gibt. Technisch gesehen befinden sich die Gase bei unterschiedlichen Temperaturen auf jeder Seite der Trennwandstraße nach dem nullten Gesetz nicht im thermischen Gleichgewicht miteinander, da bei einer wärmedurchlässigen Trennwand eine Energieübertragung stattfinden würde. Da sich andererseits in unserem isolierten System aus beiden Seiten und der Trennwand nichts ändert, befindet sich das System im Gleichgewicht. Es hängt wirklich davon ab, wie Sie das System definieren.
Würde die Entropie im Gleichgewicht maximiert, wenn es keine irreversiblen Prozesse gäbe? [geschlossen]
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