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Zum 200. Geburtstag von Rudolf Clausius – Energie und Entropie

Die Sonnenenergie wird verbraucht, die Entropie nimmt zu. Doch dadurch werden alle lebenswichtigen Vorgänge auf der Welt angetrieben.

Heute vor 200 Jahren wurde der Physiker Rudolf Clausius (2. Januar 1822 – 24. August 1888) geboren. Er ist der „Entdecker“ der Entropie, einer physikalische Größe, die nicht nur von physikalischer Bedeutung ist, sondern letztlich als zentraler Begriff für die Beschreibung wesentlicher Aspekte der Energieproblematik gelten sollte. Leider kommt das meist nicht direkt zum Ausdruck, obwohl es helfen würde, den Umgang mit der Energie besser einzuschätzen.
Das Problem ist nämlich, dass die Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann – es ist eine Erhaltungsgröße. Die lebensweltlichen Erfahrungen mit der Energie sind scheinbar andere: Demnach geht Energie verloren. Denn man muss ständig neue Energie zum Heizen, für die Fortbewegung und viele andere Hilfsfunktonen im Alltag beschaffen und dementsprechend auch dafür bezahlen. Aber geht es uns beispielsweise mit dem Wasser, das uns per Wasserleitung ins Haus geführt wird genauso? Wir sprechen von Wasserverbrauch: Wasser wird für die verschiedensten Zwecke, zum Kochen, Waschen, Klospülen usw. verbraucht, ohne dass jemand der Meinung wäre, das Wasser würde verschwinden, vernichtet werden. Im Gegenteil, meist wird die Schmutzwasserbeseitigung dadurch berechnet, dass man den Wasserverbrauch an der Wasseruhr abliest.
Ganz ähnliche Erfahrungen machen wir mit dem Energieverbrauch, bei dem die Energie mengenmäßig erhalten bleibt und insofern qualitativ verändert wird, als sie nicht noch einmal für denselben Zweck zu gebrauchen ist. Hat sich meine Tasse mit heißem Tee abgekühlt, so wurde die Energie durch Wärme an die Umgebung abgegeben. Mir ist es dann nicht ohne Weiteres möglich die jetzt in der Zimmerluft befindliche Energie wieder in den Tee zurückfließen zu lassen. Der Energieverbrauch ebenso wie der Wasserverbrauch besteht darin, dass die Energie nicht noch einmal für denselben Zweck gebraucht werden kann. Sie wird entwertet. Es ist also neben der Erhaltung der Energie ein Begriff erforderlich, der die Entwertung bzw. die darin enthaltene Unumkehrbarkeit (Irreversibilität) durch eine neue Größe zu erfassen.
Genau darin besteht das Verdienst von Rudolf Clausius, indem er die Energieentwertung mit Hilfe der Größe der Entropie erfasste, die fortan mit dem Buchstaben S bezeichnet wird. In einer berühmten Arbeit aus dem Jahre 1865 schreibt er in diesem Zusammenhang: „… so schlage ich vor, die Größe S nach dem griechischen Worte , die Verwandlung, η  τροπή, die Verwandlung, die Entropie des Körpers zu nennen. Das Wort Entropie habe ich absichtlich dem Worte Energie möglichst ähnlich gebildet, denn die beiden Größen, welche durch diese Worte benannt werden sollen, sind ihren physikalischen Bedeutungen nach einander so nahe verwandt, daß eine gewisse Gleichartigkeit in der Benennung mir zweckmäßig zu seyn scheint“.
Er schließt seinen Aufsatz mit der den Worten, dass „man die den beiden Hauptsätzen der mechanischen Wärmetheorie entsprechenden Grundgesetze des Weltalls in folgender einfacher Form aussprechen kann.
1) Die Energie der Welt ist constant,
2) Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu.“*
Den 2. Hauptsatz der Thermodynamik oder der Entropiesatz, wie man ihn heute bezeichnet, besagt also, dass die beim Umgang mit der Energie auftretende Energieentwertung nur zunehmen, nicht aber abnehmen kann.

Wer es etwas genauer informiert werden möchte, den verweise ich auf frühere Beiträge (z.B. hier und hier und hier).


* Rudolf Clausius. Über verschiedene für die Anwendung bequem Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie. Analen der Physik und Chemie Band CXXV 7, No. 7  (1865) S. 353 – 400

Diskussionen

7 Gedanken zu “Zum 200. Geburtstag von Rudolf Clausius – Energie und Entropie

  1. Entropie scheint wohl den meisten Menschen rätselhaft, mich eingeschlossen.
    Selbiges galt doch auch ehemals für die Gravitation?!
    Gravitation als Begriff scheint mir jedenfalls heutzutage eingesunken zu sein.

    Verfasst von kopfundgestalt | 2. Januar 2022, 11:06
    • Der Begriff wird meist verrätselt. Er ist im Prinzip ganz einfach. Er beschreibt den Verbrauch (die Entwertung) der Energie, die ja als solche erhalten ist. Ohne Entropie gäb es keine Energieproblematik, da Energie wie Wasser erhalten ist.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 2. Januar 2022, 11:42
  2. Das Gute wird Besser, das Bessere Gut.
    Ungleichgewichte haben die Tendenz sich auszugleichen.
    Die Unterschiede gleichen sich an.
    Der Durchschnitt kommt an die Macht.
    Simples wird komplizierter, Kompliziertes wird Simpler.
    Das normale wird Göttlich, das Göttliche normal.
    Der Mensch wird Göttlich, das Göttliche wird Mensch
    Die Banalität übernimmt den Thron.
    Gott ist nicht Tod. Die Entropie hat ihn nur zu einem unserer Nächsten gemacht.
    Brauchen wir neue „Götter“ um dem Tod durch Entropie zu entgehen?
    Haben wir Kapital in Hülle und Fülle als Gottes Nachfolge und entgehen so dem Entropietod?
    Brauchen wir Herren und Sklaven um dem Entropietod durch eine totale Gleichheit zu entgehen?
    Sollten wir für den Erhalt von Diktaturen stimmen, um dem Entropietod in ausschließlicher Gutheit zu entgehen?

    Verfasst von paulpeterheinz | 2. Januar 2022, 18:34
    • Dein Gedicht nimmt leider nur den negativen Aspekt in den Blick. Was ebenso wichtig ist wie Wärmetod und Gleichgewicht ist die Tatsache, dass ohne den Entropiesatz in der Welt nichts laufen würde. Dadurch, dass die Sonne zerstrahlt, werden die auf der Erde ablaufenden Vorgänge (Wasser fließt zum Meer, Pflanzen wachsen, Benzin verbrennt….) immer wieder zurückgespult (Meerwasser steigt auf, Pflanzen produzieren Biomasse …).

      Verfasst von Joachim Schlichting | 2. Januar 2022, 21:32
      • Ist dann Entropie der unbewegte Beweger in allem?

        Verfasst von paulpeterheinz | 3. Januar 2022, 05:44
      • So könnte man es bei etwas genauerer Formulierung durchaus sagen. Dieser aus meiner Sicht wesentliche Aspekt wird allerdings meist übersehen. Ich werde darauf im Laufe dieses Jahres gewiss noch mal zurückkommen.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 3. Januar 2022, 10:34

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  1. Pingback: Entropie – das mephistophelische Prinzip? | Die Welt physikalisch gesehen - 31. Januar 2022

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