Energie und Entropie

Question 1

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer 1

Energieerhaltungssatz: In einem abgeschlossenen System ist bei einer Energieumwandlung die Gesamtenergie vorher und nachher gleich. Es wird weder Energie erzeugt noch vernichtet. Bei einer Energieumwandlung ist die Gesamtenergie vorher und nachher gleich.

Question 2

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer 2

• Obwohl eine Energieumwandlung die Gesamtmenge an Energie in einem abgeschlossenen System nicht verändert, ist nach der Umwandlung die Menge an Energie, die für das Verrichten von Arbeit zur Verfügung steht, stets geringer als vor der Umwandlung.
• von niedriger zu hoher Entropie (das ist irreversibel)

Question 3

weitere Aussage des zweiten Hauptsatz der Thermodynamik

Answer 3

In einem geschlossenen System, in dem wiederholt Energieumwandlungen stattfinden, nimmt die Menge an freier Energie ab und die Menge an nicht nutzbarer Energie (Entropie) zu.

Question 4

Formel für dG

Answer 4

dG = dH - T x dS

H = Enthalpie, T = Temperatur, S = Entropie

Question 5

Wieso sind Entropie und Informationsgehalt äquivalente aber gegenläufige Eigenschaften? Erkläre es am Beispiel Zelle

Answer 5

• hoher Informationsgehalt = niedrige Entropie (geringe “Unordnung”)
• hochgeordnete Zelle mit perfekt aufeinander abgestimmten Prozessen und Steuerung durch DNA –> sehr hoher Informationsgehalt bzw. extremes Entropieminimum

Question 6

Widerspruch: Zelle und seine Umgebung

–> Erklärung

Answer 6

• während Welt nach Entropiemaximum zustrebt, stellen lebende Zellen ein Entropieminimum dar
• Energieinput: 60% wird wieder nach außen abgegeben (40% Energieeffizienz von O2) –> mehr Entropie, bzw. verursacht eine höhere Entropie außen
• zudem wenn Zelle stirbt, geht alle Information verloren –> Entropie steigt