Claus
Moderator
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Beitrag Nr. 2150-34
15.01.2023 19:14
Hallo Otto,
Zwei (genügend große) Wasserbehälter, einer heiß, einer kalt. Wenn nun eine Wärmemenge Q vom heißen auf den kalten Behälter übertragen wird, so sinkt die Entropie im heißen Behälter um Q/Theiß, im kalten Behälter steigt sie dagegen um Q/Tkalt an. Im Teilsystem "heißer Behälter" ist also durchaus eine Abnahme der Entropie möglich (weil dort Wärme abgeführt wird). Betrachtet man dagegen das Gesamtsystem (heißer und kalter Behälter) so hat bei der Wärmeübertragung die Gesamtentropie (Q/Tkalt - Q/Theiß) zugenommen.
Der Makrozustand " Der Würfel ist gefallen" kann durch 6 Mikrozustände "Der Würfel zeigt oben die Zahl Z (mit Z von 1 bis 6)" realisiert werden.
Solange der Mikrozustand nicht bekannt ist, gilt für die Entropie des Makrozustands: 2^H=6 bzw. H=lg6/lg2 = 2,585
Der Makrozustand " Die Münze ist gefallen" kann durch 2 Mikrozustände "Die Münze zeigt oben Kopf" oder "Die Münze zeigt oben Zahl" realisiert werden.
Solange der Mikrozustand nicht bekannt ist, gilt für die Entropie des Makrozustands: 2^H=2 bzw. H=1
Der Makrozustand " Die Münze ist gefallen und zeigt Kopf" ist gleich dem Mikrozustand und hat nur eine Möglichkeit der Realisierung.
Für die die Entropie des Makrozustands gilt dann: 2^H=1 bzw. H=0
Bei nur einer Möglichkeit benötigt man keine Information zur Vorhersage. Die Entropie H ist null.
Man kann m.E. nicht ohne Weiteres davon sprechen, welche "Entropie ein Photon" hat.
Als Makrozustand kann man z.B. die Detektion eines Photons an einem bestimmtem Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt festlegen.
Die Zahl der Mikrozustände sind nun die Möglichkeiten N, die dazu führen können, dass das Photon am festgelegten Ort zum festgelegten Zeitpunkt detektiert wird.
Solange der tatsächliche Mikrozustand nicht bekannt ist, der den Makrozustand letztlich repräsentiert, beträgt die Entropie des Makrozustands "Photon detektiert" H=log2 N
Otto schrieb in Beitrag Nr. 2150-31:Hättest Du ein Beispiel aus der Mechanik oder Chemie?
Zwei (genügend große) Wasserbehälter, einer heiß, einer kalt. Wenn nun eine Wärmemenge Q vom heißen auf den kalten Behälter übertragen wird, so sinkt die Entropie im heißen Behälter um Q/Theiß, im kalten Behälter steigt sie dagegen um Q/Tkalt an. Im Teilsystem "heißer Behälter" ist also durchaus eine Abnahme der Entropie möglich (weil dort Wärme abgeführt wird). Betrachtet man dagegen das Gesamtsystem (heißer und kalter Behälter) so hat bei der Wärmeübertragung die Gesamtentropie (Q/Tkalt - Q/Theiß) zugenommen.
Zitat von Otto:Ein Würfel hat die Entropie 6, eine Münze die Entropie 2 und die Zahle 1 hat die Entropie 0.
Der Makrozustand " Der Würfel ist gefallen" kann durch 6 Mikrozustände "Der Würfel zeigt oben die Zahl Z (mit Z von 1 bis 6)" realisiert werden.
Solange der Mikrozustand nicht bekannt ist, gilt für die Entropie des Makrozustands: 2^H=6 bzw. H=lg6/lg2 = 2,585
Der Makrozustand " Die Münze ist gefallen" kann durch 2 Mikrozustände "Die Münze zeigt oben Kopf" oder "Die Münze zeigt oben Zahl" realisiert werden.
Solange der Mikrozustand nicht bekannt ist, gilt für die Entropie des Makrozustands: 2^H=2 bzw. H=1
Der Makrozustand " Die Münze ist gefallen und zeigt Kopf" ist gleich dem Mikrozustand und hat nur eine Möglichkeit der Realisierung.
Für die die Entropie des Makrozustands gilt dann: 2^H=1 bzw. H=0
Zitat von Otto:Hat nun die kleinstmögliche Entropie 0, mit der Zahl der Möglichkeiten gleich 1, überhaupt eine Information?
Bei nur einer Möglichkeit benötigt man keine Information zur Vorhersage. Die Entropie H ist null.
Zitat von Otto:Was bedeutet das physikalisch?
Hat ein Photon die Entropie Null?
Man kann m.E. nicht ohne Weiteres davon sprechen, welche "Entropie ein Photon" hat.
Als Makrozustand kann man z.B. die Detektion eines Photons an einem bestimmtem Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt festlegen.
Die Zahl der Mikrozustände sind nun die Möglichkeiten N, die dazu führen können, dass das Photon am festgelegten Ort zum festgelegten Zeitpunkt detektiert wird.
Solange der tatsächliche Mikrozustand nicht bekannt ist, der den Makrozustand letztlich repräsentiert, beträgt die Entropie des Makrozustands "Photon detektiert" H=log2 N
Bearbeitet von Claus am 15.01.2023 um 19:17 Uhr.
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