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Forum: Offtopic Zweiter Haupsatz der Thermodynamik


Autor: Peter X. (vielfrass)
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Ich itire mal aus Wikipedia:
>Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik in der Formulierung von Clausius >lautet:
>
>Es gibt keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung >von 
Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur >ist.
>
>Einfacher ausgedrückt: Wärme kann nicht von selbst von einem Körper >niedriger 
Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen.
>

Jetzt dazu mal folgendes (Gedanken)experiment, bei dem wir ideale 
Bedingungen, Vakuum etc voraussetzen:

Wir nehmen einen (grossen) schwarzen Strahler mit einer bestimmten 
Temperatur, sagen wir mal 6000°K.
Wir nehmen ein grosses Brennglas und fokusieren die vom grossen 
schwarzen Strahler ausgehende Strahlung auf einen (winzig)kleinen 
Brennfleck.

Fragen:
1. Würde die Temperatur dieses Brennflecks jetzt über die Temperatur des 
(grossen) schwarzen Strahlers hinausgehen?
2. Wenn ja, währe dann die Aussage des zweiten Haupsatzes wiederlegt?




Ich bin mir sehr sicher, das die Temperatur des kleinen Brennflecks 
nicht über der Temperatur des schwarzen Starahlers liegen kann. Trotzdem 
währe eine kleine Diskussion hier vieleicht sehr interressant.

@Lauscher: Grüsse

Autor: Andreas (Gast)
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Ich glaube nicht das man die Fragen beantworten kann ohne die 
Strahlenoptik mit zur Hilfe zu nehmen.

Wie weit Strahlenoptik und Thermodynamik mit einandern vereinbar sind 
weis ich leider nicht.

Bin sehr gespannt auf die Diskussion.

gruß

Andreas

Autor: Andreas (Gast)
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PS: Der zeite Haupsatz der Thermodynamik wird auf jedenfall nicht 
verletzt werden.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Ich denke auch, dass die Temperatur nicht höher gehen kann.

Meine, zugegeben ungelenke, Aregumentation lautet so:

Der Brennfleck wird ja durch das Erhitzen selbst zu einem
Strahler, der auf dem umgekehrten Strahlengang wieder
Energie auf den ersten Strahler zurückliefert. Irgendwann
stellt sich somit im Brennfleck ein Gleichgewicht zwischen
aufgenommener und abgestrahlter Energie ein.

Allerdings: Für dieses Gleichgewicht muss die Temp im Brennfleck
nicht 6000° sein. Die könnte auch höher sein. Denn so wie
das Brennglas die Energie vom ersten Strahler konzentriert,
so verteilt sie die Energie, die der Brennfleck abstrahlt.

Hmm. Irgendwie knifflig.

Mal anders angegangen: Der erste Strahler strahlt eine bestimmte
Energiemenge pro Flächeneinheit ab. Durch das Brennglas kann
ich diese Energiemenge aber auf einen infinitesimal kleinen
Punkt konzentrieren. D.h. ich kann dort enorm viel Energie auf
kleinster Fläche bündeln. Das sollte die Temp aber in
schwindelerregende Höhen treiben.

Autor: Torsten S. (piezofreak)
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Peter X. wrote:

> Fragen:
> 1. Würde die Temperatur dieses Brennflecks jetzt über die Temperatur des
> (grossen) schwarzen Strahlers hinausgehen?
> 2. Wenn ja, währe dann die Aussage des zweiten Haupsatzes wiederlegt?

zu 1. Die Temperatur könnte darüber hinaus gehen, aber die gesamte 
Energie, welche auf dem Brennfleck konzentriert ist, wäre kleiner als 
die abgestrahlte Energiemenge der Strahlers. Alle "Streuverluste", 
Reflektionen, Übertragungen usw. ändern nichts an der Tatsache, dass 
Energien erhalten bleiben oder in andere Energieformen übergehen. Die 
Entropie (die energetische Unordnung) nimmt zu und ist nur durch den 
Einsatz von Energie teilweise rückgängig zu machen.

zu2. Nein (wie auch), in geschlossenen Systemen und auch in 
geschlossenen bewegten Systemen (wie es auch in Wiki steht) bleibt 
maximal die Energie gleich oder die Entropie nimmt zu.
Bestes Beispiel ist unser geliebter Kühlschrank. Innerhalb des Systems 
betrachtet kann man vielleicht vermuten, dass die Energieverhältnisse 
nicht stimmen, aber von Außen wird einem schnell klar (beim Blick auf 
den "Energie"-Zähler), dass hier viel Enerie umgewandelt wird und die 
Entropie steigt.
Ein weiteres Beispiel wäre das Peltier-Element.

Gruß Torsten

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