Hallo volume5,
Bei meinem Experiment übernimmt ja eine passive Membran die
Aufgabe des Dämons. Die Membranlöcher haben halboffene
Klapptüren die sich in eine Richtung weiter öffnen können wenn
ein großes Molekül dagegenprallt aber in die Gegenrichtung
höchstens bis zur Membranebene schwingen, da die Türen größer
sind als die Öffnung.
vielen Dank, daß du damit meine Frage zu deinem Experiment
beantwortet hast.
Deine Eingangsfrage im UP: „Dann würde doch allein aufgrund
der thermodynamischen Bewegung ein Sortiervorgang stattfinden
und die Entropie abnehmen, .... ?“
zielt auf die Änderung der Entropie in diesem abgeschlossenen
System bestehend aus
Raum 1 und Raum 2 (= kein Masse-, kein Energie-Austausch mit
der Umgebung).
Beim Start dieses „Sortiervorgangs“ genügt es die großen
Moleküle zu betrachten. Es wird von gleicher Konzentration der
großen Moleküle und von gleicher Temperatur in beiden Räumen
ausgegangen.
Die einzelnen Gasteilchen in beiden Räumen besitzen
unterschiedliche Energie (bei idealen Gasen nur kinetische
Energie).
Laut Wiki gilt für die mittlere kinetische Energie eines
punktförmigen Teilchens:
„In 3 Dimensionen gilt für die mittlere Kinetische Energie
eines (klassischen) punktförmigen Teilchens im thermischen
Gleichgewicht:
<Ekin> = 3/2 k T “
Ein Teilchen mit höherer als der mittleren Energie in Raum 1
trifft auf eine „Klapptüre“, stößt sie auf und landet
irreversibel in Raum 2.
Nun hat die Entropie in Raum 1 zugenommen, in Raum 2 dagegen
abgenommen. An der interessierenden Gesamtenergie des Systems
änderte sich nichts.
Allzu lang kann dieser Vorgang auf mikroskopischer Ebene nicht
weitergehen, denn je mehr Teilchen in Raum 2 landen, um so
mehr Teilchen „prasseln“ auf die Klapptüre von Raum 2 her und
halten sie zu.
Nein, der Druck bleibt doch von beiden Seiten derselbe, da die kleinen Teilchen ja in beide Richtungen durchkönnen. Es reicht eben nicht, nur die großen Teilchen zu betrachten. Je mehr Großteilchen im Raum2 landen umso mehr Kleinteilchen werden in Raum1 landen. Druck und Temperatur bleiben also den ganzen Sortiervorgang lang in beiden Räumen fast konstant. In der Praxis ließen sich wahrscheinlich Sauerstoff und Stickstoff so nicht trennen weil sie sich an Masse und Größe zu ähnlich sind; aber beispielsweise mit Helium und Schwefeldioxid müsste es gehen.
