Entropie

schnube · Anmeldungsdatum: 07.11.2007 Beiträge: 20

Hi,
wisst ihr was Entropiezunahme bedeutet!!
Und dies aufs Ökosystem zurückführen!!

Natürlich habe ich schon im Internet gesucht aber die Erklärungen sind zu unverständlich!!!

Würde mich freuen wenn ihr mir helfen könntet!!!

LG schnube

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

Entropie beschreibt die Unordnung der Teilchen. Es ist entropisch ungünstig, wenn alle Teilchen einer Sorte in einer Bereich zusammengefasst sind, sondern besser wenn sie sich gleichmäßig verteilen. Die Triebkraft einer jeden Reaktion ist das Erreichen einer höheren Entropie. (Details dazu lasse ich jetzt einmal raus.)
=> alle Reaktionen müssen Entropie erzeugen, um freiwillig ablaufen zu können.

Feststoffe können ihre Lage im Raum jedoch nicht verändern, reine Flüssigkeiten auch nicht wirklich. Gelöste Stoffe können sich gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilen = höchstmöglich Entropie. Gas hingegen haben keine Beschränkungen im Raum (solange es die Luft ist), so dass sie sich viel besser Verteilen können => sehr viel größere Entropiezunahme.
Halten wir fest: Wenn ein Feststoff oder eine Flüssigkeit oder gelöste Stoffe in Gase überführt werden, dann nimmt die Entropie schon zu.

Zusätzlich entstehen beim Abbau eines Glukose-Moleküls alleine 6 Kohlenstoffdioxid-Moleküle. 6 Teilchen können sich besser verteilen als 1 Teilchen. => Sehr viel größere Entropie

Bezogen auf das Ökosystem heißt das:
Man muss Entropie erzeugen. Dadurch geht Energie "verloren", da diese in die Erzeugung der Entropie gesteckt werden muss. Diese ist damit nie für ein Organismus, der Energie (in Form von Sonnenstrahlung oder Nahrung) aufnimmt, nutzbar.

Entropie ist ein schwieriger Begriff, da die Theorie Uni-Niveau hat. Mal sehen, ob du es so grob verstehst. Ansonsten bleibt eine sehr großer Schlenker in die Physikalische Chemie nicht aus. Dazu habe ich aber wahrscheinlich erst am Wochenende Zeit.

schnube · Anmeldungsdatum: 07.11.2007 Beiträge: 20

Ich bin schon dankbar, dass jemand dazu überhaupt was sagen kann!!!!
Du hast völlig recht das Entropie sehr umfangreich ist und schwer zu verstehen ist.
Wenn du noch weitere Ausführungen hast immer her Wink

.

LG schnube

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

Fangen wir mit der Entropie einmal an:
Wenn du eine bestimmte Anzahl an Teilchen hast, können diese unterschiedlich im Raum verteilt sein. Theoretisch ein Vakuum auf der einen Seite und ein schwarzes Loch mit der gesamten Masse (=Teilchen) in einer anderen Ecke. Dies ist aber ziemlich geordnet. Die Tendenz geht in die Richtung, dass es möglichst gleichmäßig verteilt ist. Dies entspricht dem Zustand größter Unordnung. "Begründet" ist dies mit der rein zufälligen Teilchenbewegung (vgl. Diffusion).

Hat man zwei unterschiedliche Teilchensorten in einem Gefäß spielt nicht nur die Verteilung der Teilchen im allgemeinen eine Rolle, sondern auch die Durchmischung. Es wäre also wieder "ungünstig" links nur eine Sorte und rechts nur die andere Sorte (=geordnet). Daraus ergibt sich eine Mischungsentropie, die man auch schon beim Lösen von Salzen in Wasser feststellen kann.

Komplizierter wird es noch dadurch, dass Teilchen nicht symmetrisch sein müssen und dann durch die relative Orientierung zueinander Ordnung oder Unordnung entstehen kann. Das brauchen wir aber nicht für die weiteren Dinge.

Wenn bei einer Reaktion aus einem Teilchen mehrere Teilchen entstehen, ist das ebenfalls ein Entropiegewinn, da man doppelt so viel Teilchen auf unterschiedliche Weise im Raum verteilen kann.
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Die Entropie ist abhängig von der Temperatur. Wenn die Temperatur niedrig ist, ist die Entropie auch geringer. Bei 0 Kelvin haben ideale Stoffe (die oben beschriebenen unsymmetrischen Teilchen, zu denen eigentlich der Großteil der Teilchen gehören) eine Entropie von 0. Negative Entropien gibt es nicht.
Mit steigender Temperatur nimmt sie zu. Bei den Änderungen der Aggregatzustände entsteht immer zusätzliche Entropie. Wie oben beschrieben kann sich eine Flüssigkeit besser verteilen als ein Feststoff. Gase hingegen können jedes Volumen einnehmen und damit die größte Unordnung erreichen. Daher ist die Bildung von Gasen immer mit einer hohen Entropiezunahme verbunden.

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Man hat nun herausgefunden, dass alle Prozesse, die ablaufen Entropie erzeugen müssen. Im Idealfall, den man nie erreicht, kann es maximal zu keiner Entropiezunahme kommen. Eine Entropieabnahme hingegen ist verboten! Allerdings kann eine Entropieabnahme in einem begrenzten Bereich (System genannt) durch eine starke Entropiezunahme in der Umgebung kompensiert werden. Insgesamt würde sich dann ja die Entropie wieder erhöhen.
(-> 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik)

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In der Biologie finden viele Prozesse statt, die auch diese Bedingungen erfüllen müssen. Dabei muss immer Entropie entstehen. Dies geschieht häufig dadurch, dass entweder Energie an die Umgebung abgegeben wird (->Entropiegewinn durch T- Erhöhung) oder im System Flüssigkeiten bzw. Gase entstehen, die an sich schon eine höhere Entropie bewirken, oder ein Teilchen in mehrerer Teilchen zerfällt (siehe Sprengstoffe).
Auf der Ebene eines Stoffwechselweges im Organismus findet man häufig alle 3 Optionen gleichzeitig verwirklicht. Unsere im Vergleich zur Umgebung hohe Körpertemperatur ist ein Ergebnis dieser Entropieerzeugung. Da man aber keine Energie erschaffen (und auch nicht vernichten) kann, muss diese Energie aus den Edukten, die man abbat, gewonnen werden. Beim Verbrennen von Heizöl wird alles in die Entropieproduktion und die Bildung von Kohlenstoffdioxid und Wasser umgesetzt. Im Körper sollen gleichzeitig noch Verbindungen aufgebaut werden, die der Körper nutzt. Da aber Entropie erzeugt werden muss, kann nur ein relativ kleiner Anteil der Energie in den Aufbau dieser Substanzen gesteckt werden. In der Ökologie rechnet man häufig mit dem Faktor 10%, der bei der Aufnahme von Biomasse (z.B. Pflanzen) wirklich in neue Biomasse des Tieres gesteckt werden kann.

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Für ein gesamtes Ökosystem kann man dies (die 10%) dann wieder auf die Trophiestufen übertragen und erhält so eigentlich sehr stark begrenzte Nahrungsketten, da dort von einer Stufe zur nächsten Stufe immer nur 10% weitergegeben werden kann. Und da die Anzahl der Produzenten begrenzt ist, kann es in einem Ökosystem nicht beliebig viele Konsumenten geben.
Außerdem erzeugen alle biochemischen Prozesse "Abwärme" und heißen die Umgebung auf. Dies merkt man schon, wenn man mehrere Stunden mit vielen Personen in einem Raum sitzt. Das ist die Entropie, die alles am Laufen hält. Denn unser Körper und die ganzen Ökosysteme stellen hochgeordnete Systeme dar, deren Ordnung durch die Unordnung in der Umgebung kompensiert werden muss.

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Soweit meine ersten Ausführungen ohne nun noch einmal in der Literatur nachgeschaut zu haben. Ich hoffe, ich habe alles noch richtig in Erinnerung aus meiner Uni-Zeit.

Steewie · Gast

Ich habe auch eine Frage zum Thema Entropie. Und zwar sollen wir Beispiele finden:

Prozesse bei denen die Entropie zunimmt.
1. wenn Teilchen sich regellos in einem ihnen zur Verfügung stehendem Raum verteilen oder dieser Raum vergrößert wird
2. wenn die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen zunimmt
3. wenn unterschiedliche Temperaturen oder Konzentrationen ausgeglichen werden
4. beim Schmelzen, Verdampfen und Sublimieren
5. beim Lösen von Stoffen
6. wenn bei chemischen Reaktionen die Anzahl der Teilchen zunimmt
7. wenn bei chemischen Reaktionen Gase entstehen

Bis jetzt hab ich nur zu Punkt 5 ein Beispiel: Lösen von unpolaren Stoffen, dort nimmt die Entropie zu. Für die anderen suche ich schon seit einer Stunde im Internet herum und werde nicht fündig, kann mir hier bitte jemand helfen?

Gast735 · Gast

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

NUr 6 ist oben richtig formuliert. Der Gast liegt falsch. Da steht schließlich Teilchen und nicht um Atome!
Auch hier wäre die Verbrennung von Benzin ein Beispiel.

zu 5) Du müsstest angeben, welches Lösungsmittel du nimmst. Ich glaube nämlich, dass du da auf dem Holzweg bist.

Johnny77 · Anmeldungsdatum: 06.05.2012 Beiträge: 7

Hmm ich hab ne frage zu Pages erklæhrung. Er schreibt