Entropieproduktion

Phänomen

Entropie kann gespeichert und transportiert, aber auch produziert werden. Wird Entropie produziert, sagen wir oft, dass Wärme entsteht. In der Tat entspricht das umgangssprachliche Wort Wärme eher der Entropie als der Energie.

Vorgang	Primärprozess	Primärgrösse, Potenzial
Strömungswiderstand	hydrodynamisch	Volumen, Druck
Vollbremsung	translationsmechanisch	Impuls, Geschwindigkeit
Rutschkupplung	rotationsmechanisch	Drehimpuls, Winkelgeschwindigkeit
Elektroheizung	elektrisch	Ladung, elektrisches Potenzial
Diffusion	chemisch	Stoffmenge, chemisches Potenzial
Wärmeleitung	thermisch	Entropie, Temperatur

Theorie

Ein Prozess setzt eine Prozessleistung frei, falls eine Primärgrösse über eine Potenzialdifferenz fällt. Die momentan freigesetzte Prozessleistung ist gleich dem Produkt aus Stromstärke und Potenzialdifferenz

[math]P = \Delta\varphi_M I_M[/math]

Wird diese Leistung von einem zweiten Prozess vollständig aufgenommen, liegt eine ideale Prozesskopplung vor. Andernfalls sagt man, dass die Energie dissipiert worden sei. Nun kann die Entropieproduktion direkt aus der dissipierten Leistung berechnet werden

[math]\Pi_S = \frac {P_{diss}} {T}[/math]

Als Temperatur ist der am Ort des Prozesses zu messende Wert einzusetzen.

Die Wärmeleitung folgt nicht ganz dem allgemeinen Schema ab, wonach eine Primärgrässe eine Leistung frei setzt, mit der Entropie produziert wird. Bei der Wärmeleitung produziert die durchfliessende Entropie selbst wieder Entropie, d.h. die produzierte Menge ist von der primär fliessenden nicht zu unterscheiden. Netto misst man am Ausgang eines Wärmeleiters dann einfach mehr Entropie als am Eingang. Dafür bleibt der Energiestrom erhalten.

Zeitumkehr

In der Raumzeit bildet die Zeit (eigentlich die Zeit mal die Lichtgeschwindigkeit) die vierte Dimension. Dennoch können wir uns in der Zeit nicht wie in den drei Raumrichtungen zurückbewegen. Der Grund dafür dürfte bei der Entropie zu suchen sein. Liesse man die Zeit rückwärts laufen, würde die Entropie abnehmen. Und genau eine solche Entropievernichtung verbietet uns die Natur.