Ausblick
Infobox
Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004: Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.
Fortsetzung Wärmelehre
in Klasse 10 und der Kursstufe
Wärmelehre in Klasse 10
- keine gesonderte Einheit Wärmelehre
- In der Unterrichtseinheit Mechanik in Zusammenhang mit Energie und Reibung: Entropieerzeugung: ΔE = T·ΔS
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In Klasse 9:
- Entropieströme P = T·I S
- Entropieerzeugung ohne Formel ΔE = T·ΔS
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In Klasse 10
Plausibilitätsbetrachtung
zu ΔE = T·ΔS notwendig -
In Klasse 9 Entropie mit zugehörigem Energiestrom:
I S = S / t , P = E / t P = T·I S -
Nun Verallgemeinerung für nicht konstante Stromstärken:
I S = ΔS / Δt , P = ΔE / Δt -
Einsetzen in P = T·I
S
:
ΔE / Δt = T·ΔS / Δt -
Multiplikation mit Δt :
ΔE = T·ΔS
Strömt die Entropiemenge ΔS bei der Temperatur T dann transportiert sie die Energiemenge ΔE mit sich.
Beispiel: Entropieerzeugung beim Abbremsen eines Fahrrads
- Entropie wird in Bremse erzeugt (Bremse erwärmt sich)
- Energie wird von Impuls abgeladen und strömt mit Entropie in die Umgebung
- Da hierbei ein Temperaturunterschied vorhanden ist, wird bei diesem Vorgang noch mehr Entropie erzeugt
- Nach hinreichend langer Wartezeit hat sich die Bremse abgekühlt
- Die Energie strömt nun mit der gesamten erzeugten Entropie mit nahezu Umgebungstemperatur
- Es gilt: ΔE = T·ΔS
- Wenn kein Temperaturunterschied mehr vorhanden ist, kommt der Entropie- und Energiestrom zum Erliegen. Energie und Entropie haben sich gleichmäßig auf die Umgebung verteilt.
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Falls vor und nach der Entropieerzeugung die
Umgebungstemperatur (nahezu) gleich ist, gilt nach
genügend langer Wartezeit die Beziehung:
ΔE = T·ΔS
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Wärmelehre in Klasse Kursstufe
Beispiele Entropieerzeugung: ΔE = T·ΔS
- gedämpfte mechanische Schwingungen
- gedämpfte elektromagnetische Schwingungen
- Entladevorgang eines Kondensators über einen Widerstand
- Parallelschaltung eines geladenen und eines ungeladenen Kondensators mit gleicher Kapazität