Ausblick

Fortsetzung Wärmelehre
in Klasse 10 und der Kursstufe

Wärmelehre in Klasse 10

• keine gesonderte Einheit Wärmelehre
• In der Unterrichtseinheit Mechanik in Zusammenhang mit Energie und Reibung: Entropieerzeugung: ΔE = T·ΔS
• In Klasse 9:
  • Entropieströme P = T·I _S
  • Entropieerzeugung ohne Formel ΔE = T·ΔS
• In Klasse 10 Plausibilitätsbetrachtung zu ΔE = T·ΔS notwendig
• In Klasse 9 Entropie mit zugehörigem Energiestrom:
  I _S = S / t , P = E / t P = T·I _S
• Nun Verallgemeinerung für nicht konstante Stromstärken:
  I _S = ΔS / Δt , P = ΔE / Δt
• Einsetzen in P = T·I _S :
  ΔE / Δt = T·ΔS / Δt
• Multiplikation mit Δt :
  ΔE = T·ΔS
  Strömt die Entropiemenge ΔS bei der Temperatur T dann transportiert sie die Energiemenge ΔE mit sich.

Beispiel: Entropieerzeugung beim Abbremsen eines Fahrrads

• Entropie wird in Bremse erzeugt (Bremse erwärmt sich)
• Energie wird von Impuls abgeladen und strömt mit Entropie in die Umgebung
• Da hierbei ein Temperaturunterschied vorhanden ist, wird bei diesem Vorgang noch mehr Entropie erzeugt
• Nach hinreichend langer Wartezeit hat sich die Bremse abgekühlt
• Die Energie strömt nun mit der gesamten erzeugten Entropie mit nahezu Umgebungstemperatur
• Es gilt: ΔE = T·ΔS
• Wenn kein Temperaturunterschied mehr vorhanden ist, kommt der Entropie- und Energiestrom zum Erliegen. Energie und Entropie haben sich gleichmäßig auf die Umgebung verteilt.

Wärmelehre in Klasse Kursstufe

Beispiele Entropieerzeugung: ΔE = T·ΔS

• gedämpfte mechanische Schwingungen
• gedämpfte elektromagnetische Schwingungen
• Entladevorgang eines Kondensators über einen Widerstand
• Parallelschaltung eines geladenen und eines ungeladenen Kondensators mit gleicher Kapazität

Siehe

Musteraufgaben ZPG II