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Gleichgewicht, thermodynamisches

Ein physikalisches System ist im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn seine Energie gleichmäßig auf all die verschiedenen Möglichkeiten verteilt ist, wie die Systemkomponenten sich bewegen oder vibrieren können - Physiker nennen diese Möglichkeiten die "Freiheitsgrade" des Systems. Die Durchschnittsenergie pro Freiheitsgrad ist ein direktes Maß für die Temperatur des Systems.

Beispielsweise haben im thermodynamischen Gleichgewicht alle Teilchen eines Gases im Mittel die gleiche Bewegungsenergie.

Auch die Gesamtheit aller elektromagnetischen Felder ist ein physikalisches System. Befinden sich ein Körper und die umgebenden elektromagnetischen Felder im thermodynamischen Gleichgewicht, kommt es zu so genannter Wärmestrahlung (weitere Informationen hierzu bietet das Vertiefungsthema Warum man Wärme sehen kann).

Etwas komplizierter ist die Situation in Systemen, bei denen sich einzelne Komponenten umwandeln können - Beispielsweise eines Teilchengemisches, in dem Teilchen der Sorte A zu Teilchen der Sorte B zerfallen können, und umgekehrt. In solchen Systemen geht mit dem thermodynamischen Gleichgewicht ein bestimmter (freilich von der Temperatur abhängiger) Wert für die relativen Häufigkeiten der verschiedenen Teilchensorten einher. Diese Art von Gleichgewicht spielt eine wichtige Rolle im frühen Universum, wie es von den Urknallmodellen beschrieben wird; nähere Informationen liefert das Vertiefungsthema Gleichgewicht und Veränderung.


Varianten

  • thermodynamisches Gleichgewicht