Grenzen zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik

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Christophe
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von Christophe » 05/02/04, 19:31

Quelle: CIRS, 22


Forscher haben erstmals experimentell nachgewiesen, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik in bestimmten Fällen nicht gilt.

Dieses Gesetz besagt, dass in einem isolierten und geschlossenen System die Unordnung, gemessen an einer Größe namens Entropie, mit der Zeit zunimmt oder zumindest nicht abnimmt. Denis Evans und seine Kollegen von der Australian National University stellten jedoch fest, dass dies für kleine Systeme über kurze Zeiträume nicht zutrifft. Dies bestätigt die Vorhersage, die sie vor einigen Jahren dank des von ihnen entwickelten Fluktuationstheorems gemacht hatten. Nach diesem Theorem dominiert im menschlichen Maßstab der zweite Hauptsatz der Thermodynamik und die Entwicklung der Dinge kann nur in eine Richtung stattfinden, während im molekularen Maßstab und über sehr kurze Zeiträume eine Entwicklung in beide Richtungen möglich ist.

Um ihre Theorie zu testen, führten die Forscher ein Experiment mit einem Laserstrahl und mikroskopisch kleinen Latexkörnern durch. Sie fanden heraus, dass in einem System, das so klein ist wie ein Latexkorn, die Entropie manchmal rückwärts gehen kann. Dies galt insbesondere für Zeiträume von etwa einer Zehntelsekunde. Über Zeiträume von nahezu zwei Sekunden trat der Entropierückgang weiterhin auf, jedoch mit deutlich geringerer Häufigkeit, und nach mehr als zwei Sekunden trat das Phänomen nicht mehr auf. Das Team stellte außerdem fest, dass ihre Ergebnisse weitgehend denen einer Computersimulation des Fluktuationstheorems entsprachen.

Die Entdeckung könnte, so Evans und seine Kollegen, einen großen Einfluss auf die aufstrebende Wissenschaft der Nanotechnologie haben. Sie sagten, dieses Ergebnis habe tiefgreifende Konsequenzen für alle physikalischen und chemischen Prozesse, die über kurze Zeiträume in kleinen „Regionen“ ablaufen.
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