Gestufte Hilfen

zum Aufgabenblatt
Die besonderen Eigenschaften der Entropie

Zu Aufgabe 1

Hilfe 1: Im Aufgabenblatt Entropie, Temperatur und Masse hast du bereits wichtige Eigenschaften der Entropie kennengelernt.

Hilfe 2: Formuliere ausgehend von Aufgabe 2 des Arbeitsblattes Entropie, Temperatur und Masse allgemeine Eigenschaften der Entropie.

Hilfe 3: Lösung: Eigenschaften der physikalischen Größe Entropie:

• Der Entropiegehalt eines Gegenstandes hängt von der Temperatur, der Masse und dem Material des Gegenstandes ab.
• Je höher die Temperatur eines Gegenstandes, desto mehr Entropie enthält der Gegenstand.
• Bei gleichbleibender Temperatur gilt:
  Je größer die Menge eines Stoffes, desto mehr Entropie enthält diese Stoffmenge.
• Betrachtet man Gegenstände, die aus dem gleichen Material bestehen und die gleiche Temperatur haben, aber unterschiedliche Massen besitzen, so gilt:
  Der Entropiegehalt ist proportional zur Masse.
• Wird ein Gegenstand von außen erwärmt, dann strömt Entropie von außen in den Gegenstand hinein.
• Kühlt sich ein Gegenstand ab, dann gibt er Entropie an die Umgebung ab.
• Wenn zwei Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt stehen, dann strömen Entropie und Energie vom Gegenstand A mit höherer Temperatur zum Gegenstand B mit niederer Temperatur. Folglich nimmt die Entropie und Energie des Gegenstands A ab und die Energie und Entropie des Gegenstands B zu. Dadurch kühlt sich Gegenstand A ab und Gegenstand B erwärmt sich.

Zu Aufgabe 2 a) und b)

Hilfe 1: Umso höher die Temperatur eines Gegenstands, desto mehr Energie und Entropie enthält er.

Hilfe 2: Wenn zwei Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt stehen, dann strömen Entropie und Energie vom Gegenstand A mit höherer Temperatur zum Gegenstand B mit niederer Temperatur. Folglich nimmt die Entropie und Energie des Gegenstands A ab und die Entropie und Energie des Gegenstands B zu. Dadurch kühlt sich Gegenstand A ab und Gegenstand B erwärmt sich.

Hilfe 3: Umso höher die Temperatur eines Gegenstandes A, desto mehr Energie und Entropie enthält er. Findet man bei einer Erwärmung eines Gegenstands A keinen zweiten Gegenstand B, der sich abkühlt, dann kann die Entropie nicht übertragen worden sein! Folglich wurde die Entropie neu erzeugt. Die dazu benötigte Energie wurde von einem anderen Energieträger abgeladen. Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden (Energieerhaltungssatz).

Zu Aufgabe 2 a) (Fortsetzung)

Hilfe 4: Wenn mit einem Wasserkocher Wasser erhitzt wird, dann steigt die Temperatur dieses Wassers. Kühlt sich dadurch ein anderer Gegenstand ab? Welche Folgerungen ergeben sich hieraus für die Entropie und Energie?

Hilfe 5: Lösung: Wenn mit einem Wasserkocher Wasser erhitzt wird, dann steigt die Temperatur dieses Wassers. Folglich nimmt die Energie und Entropie dieses Wassers zu. Da sich hierbei kein anderer Gegenstand abkühlt, kann die Entropie nicht von einem anderen Gegenstand in dieses Wasser geflossen sein. Folglich muss diese Entropie neu erzeugt worden sein. Die Energie, die in das Wasser geflossen ist, wurde von der elektrischen Ladung, die durch die elektrischen Leitungen des Wasserkochers fließt, abgeladen.

Zu Aufgabe 2 b) (Fortsetzung)

Hilfe 4: Wenn ein Motorradfahrer bremst, dann erhitzen sich die Bremsscheiben. Kühlt sich dadurch ein anderer Gegenstand ab? Welche Folgerungen ergeben sich hieraus für die Entropie und Energie?

Hilfe 5: Lösung: Wenn ein Motorradfahrer bremst, dann erhitzen sich die Bremsscheiben. Folglich nimmt die Energie und Entropie der Bremsscheiben zu. Da sich hierbei kein anderer Gegenstand abkühlt, kann die Entropie nicht von einem anderen Gegenstand auf die Bremsscheiben geflossen sein. Folglich muss diese Entropie neu erzeugt worden sein. Die Energie, die auf die Bremsscheibe geflossen ist, wurde von dem Impuls des Motorrades abgeladen.

Gestufte Hilfen: Herunterladen [doc] [664 KB]

Gestufte Hilfen: Herunterladen [pdf] [581 KB]