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Ordnung, Unordnung und spontane Prozesse

Einleitung

Energien und ihre Bilanzierung bei Zustandsänderungen und chemischen Reaktionen behandelt die Chemischen Energetik. Dabei ist die Wärme eine Energieform, deren Verständnis nur in Zusammenhang mit Systemen aus vielen Teilchen möglich ist. Kurz gesagt: Ein einzelner Massenpunkt hat kinetische und potenzielle Energie, aber keine Wärme.

Hier wird ein Aspekt betrachtet, der hinsichtlich der Energie eines Systems aus vielen Teilchen wichtig ist, nämlich den der Ordnung von Energie. Was darunter zu verstehen ist, verdeutlicht ein Gedankenexperiment (Abb. 1).

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Abb.1
Ein System aus vielen Teilchen befinet sich in einem Quader auf einem Tisch, bewegt sich reibungslos in x-Richtung und verschwindet.

Die gesamte kinetische Energie für NA Teilchen soll den Wert NA ½ m a 2 haben, sodass gilt:

Ek = 1 2 m i [ c x ( i ) 2 + c y ( i ) 2 + c z ( i ) 2 ] = NA 1 2 m a 2 .

Das Ergebnis der Summation ist also bekannt, doch wie groß sind die Geschwindigkeiten der einzelnen Teilchen? Viele Fälle sind denkbar, zwei besondere seien in den nächsten beiden Abschnitten näher betrachtet.

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