Irreversibilität

Aus SystemPhysik
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Das Wort irreversibel bedeutet zeitlich nicht umkehrbar. Als Beispiel diene ein Glaskrug, welcher von einem Tisch auf den Boden fällt und zerspringt. Dieser Prozess ist irreversibel, da er nicht spontan in umgekehrter Richtung ablaufen kann. In der Tat ist noch nie beobachtet worden, wie die Splitter eines Glaskruges sich spontan zusammensetzen und der neu entstandene Krug auf einen Tisch springt.

Man könnte das Glas natürlich einschmelzen und den Krug wieder neu blasen. Das ist aber keine direkte Umkehrung des Prozesses, da viele irreversible Prozess neu hinzu kommen. Eine gute Definition der Irreversibilität kann auf operativem Weg gegeben werden: Es gibt keine Möglichkeit, einen irreversiblen Prozess auf irgendeine Art und Weise rückgängig zu machen, und gleichzeitig alle dafür benutzten Hilfsmittel (falls es solche Hilfsmittel gibt) wieder in ihren Ausgangszustand zurückzuversetzen.

Die eigentliche Ursache der Irreversebilität ist die Entropie. Bei jedem realen Prozess wird Entropie produziert. Die Entropieproduktion gibt der Zeit eine Richtung (von früher nach später). Filmt man irgend eine Szene aus dem Alltag und lässt den Film rückwärts laufen, dann sieht man lauter unsinnige Dinge (Gegenstände fallen hinauf, Asche verwandelt sich in Holz, der Kaffee wird spontan heisser oder das Essen kommt aus zum Mund heraus).

In der Physik untersucht man häufig den reversiblen Grenzfall, also den Grenzprozess, bei dem keine Entropie produziert wird. Deshalb verhalten sich viele Modelle der Physik reversibel.

Reversible Modelle:

  • Bewegung eines Planeten im Gravitationsfeld der Sonne
  • Wurf im Vakuum
  • ungedämpfte Schwingung
  • vollelasitscher Stoss
  • ungedämpfter, eleltrischer Schwingkreis
  • geometrische Optik