Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 202

Was bestimmt die Richtung spontaner Veränderungen? Die Gesamtenergie des abgeschlossenen Systems kann es nicht sein: Durch den Ersten Hauptsatz der Thermodynamik wissen wir, dass die Energie eines Systems bei jedem Prozess erhalten bleibt. Dies können wir nicht plötzlich ignorieren und behaupten, dass alle Systeme einen Zustand niedrigster Energie anstrebten. Die Energie eines abgeschlossenen Systems ist konstant.

Ist es dann vielleicht die Energie allein des Systems, die einem Minimalwert zustrebt? Zwei Argumente sprechen dagegen. Erstens dehnt sich ein ideales Gas spontan in ein Vakuum aus, obwohl seine Innere Energie dabei unverändert bleibt. Zweitens wissen wir aus dem Ersten Hauptsatz: Wenn die Energie eines Systems bei einem freiwilligen Prozess abnimmt, muss dafür die Energie seiner Umgebung um denselben Betrag zunehmen. Dabei ist der Anstieg der Energie der Umgebung genauso ein freiwilliger Prozess wie die Energieabnahme im betrachteten System.

Während eines Prozesses muss die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems also konstant bleiben; sie kann aber umverteilt werden. Kann es demnach sein, dass die Richtung des Prozesses mit der Verteilungder Energie zusammenhängt? Wir werden im Folgenden sehen, dass uns diese Überlegung in der Tat zum Ziel führt, dass nämlich freiwillige Vorgänge immer mit einer Dissipation von Energie verbunden sind.