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Energie und Entropie, Strukturbildung, Selbstorganisation & Chaos

Thermodynamik und Strukturbildung am Beispiel der Entstehung eines Flussnetzwerkes

Einzug_Watt1Schlichting, H. Joachim; Nordmeier, V. In: Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 53/8, 450-454 (2000).

Mit allgemeinen thermodynamischen Argumenten wird versucht, eine Antwort auf die Frage zu geben, warum Flussnetzwerke (wie sie z. B. bei der natürlichen Entwässerung von Flächen entstehen) jene typischen verästelten, fraktalen Muster ausbilden. Ausschlaggebend für derartige Strukturbildungsprozesse ist, dass die Energiedissipationsrate des fließenden Wassers minimal wird. Diese Aussage wird in einem einfachen Algorithmus zur Simulation von Flussnetzwerken umgesetzt.

PDF: Thermodynamik und Strukturbildung am Beispiel der Entstehung eines Flussnetzwerkes

Diskussionen

13 Gedanken zu “Thermodynamik und Strukturbildung am Beispiel der Entstehung eines Flussnetzwerkes

  1. Ist die Software noch irgendwo erhältlich?

    Verfasst von Andre | 3. Juli 2014, 20:23
  2. Immer wieder erstaunlich die Komplexität und Einfachheit der Natur.

    Verfasst von Jörg Kruth | 6. Mai 2015, 17:28
    • Ja, das stimmt. Und ebenso erstaunlich, dass ähnliche Muster in den unsterschiedlichsten Kontexten zu finden sind.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 7. Mai 2015, 08:53
      • Aber: Sind ähnliche Muster jeweils das Ergebnis „ähnlicher Wirkung“ oder gibt es da durchaus da auch Täuschung?!

        Verfasst von kopfundgestalt | 17. Dezember 2020, 11:52
      • Das hängt davon ab, was man unter dem sehr umfassenden Begriff der Wirkung versteht. Bei Transportvorgängen, die hier ja im Spiel sind, ergeben sich diese Strukturen durch eine Minimalisierung der Energieentwertung pro Zeiteinheit. Das kann in ganz verschiedenen Bereichen der Natur der Fall sein. Mir fällt allerdings spontan kein Beispiel ein, bei dem solche Strukturen auf grundsätzlich andere Weise entstehen.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 17. Dezember 2020, 13:09

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