Entropie – Was ist das? Eine Definition

Der Begriff Entropie bezeichnet in der klassischen Thermodynamik eine extensive Zustandsfunktion. Mit anderen Worten: eine Zustandsfunktion, die proportional zur Menge der vorhandenen Materie ist.

Die Entropie wurde 1865 von Rudolf Clausius eingeführt. Sie wird mit S bezeichnet. Im internationalen System wird sie in Joule pro Kelvin (J.K-1) gemessen. Es ist immer eine Entropiedifferenz, die bei einer reversiblen Umwandlung als Quotient aus der Änderung der an ein System übertragenen Wärmemenge und der absoluten Temperatur des Systems gemessen wird: dS= dQ/T.

Das dritte Prinzip der Thermodynamik gebietet, dass die Entropie am absoluten Nullpunkt null ist.

Entropie, ein Maß für Unordnung

Mithilfe der statistischen Thermodynamik kann präzisiert werden, dass die Entropie die mikroskopische Unordnung eines Systems, seinen Grad der Desorganisation, charakterisiert. Die Entropie eines Systems gibt also den Grad der Streuung der (thermischen, chemischen usw.) Energie innerhalb des Systems selbst wieder. Und gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik hat die Energie eines isolierten Systems die Tendenz, sich so weit wie möglich zu verteilen. Seine Entropie tendiert daher ebenfalls dazu, zu steigen.

Außerdem ist die Entropie nach dem Boltzmannschen Gesetz proportional zum neperischen Logarithmus der Anzahl der Mikrozustände eines Systems: S = k . ln Ω. Da der Gleichgewichtszustand der Zustand mit den meisten mikroskopischen Realisierungsmöglichkeiten ist, ist die Entropie im Gleichgewicht am größten.

Die Entropie von Schwarzen Löchern

1970 stellte John Wheeler, der amerikanische Physiker und Erfinder des Begriffs „schwarzes Loch“, fest, dass, wenn Sie Ihre Kaffeetasse in ein schwarzes Loch werfen, diese für immer verschwindet und ihre Entropie mit sich nimmt. Auf diese Weise wird die Entropie des Universums abgenommen haben. Dies steht im Widerspruch zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Erst einige Jahre später schlugen Stephen Hawking und Jacob Bekenstein, einer der Begründer der Thermodynamik der Schwarzen Löcher, vor, dass jedes Schwarze Loch eine Entropie besitzt, die proportional zu seiner Fläche ist. Die Entropie eines Schwarzen Lochs, die kolossal ist, gibt uns Aufschluss darüber, wie viel Information das betreffende Schwarze Loch enthält.

Urhebender Autor: Redaktion Futura