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Boltzmannsche Lebensformel Boltzmann betrachtete 1877 Wärme als ein statistisches Phänomen: Damit konnte er das Makrokonzept der Entropie auf die möglichen Mikrozustände der Teilchen eines thermodynamischen Systems zurückführen. Entropie S: S = k log W k = 1,38 10 -23 J/K (Boltzmannsche Konstante) W entspricht der Zahl der möglichen Mikrozustände die mit einem Makrozustand verknüpft sind (die eingenommen werden können). W erreicht ein Maximum wenn alle Mikrozustände gleich verteilt sind. Zitat Boltzmann: „Der allgemeine Lebenskampf der Lebewesen ist nicht ein Kampf um die Grundstoffe,... auch nicht um Energie, welche... in jedem Körper reichlich vorhanden ist, sondern ein Kampf um die Entropie.“
Übertragung auf biologische Systeme • Lebewesen stellen hochgeordnete Gebilde dar, die eigentlich im Laufe der Zeit zerfallen müssten. Warum existieren Lebewesen trotzdem ? • Lebewesen nehmen Energie (Nahrung, Sonnenlicht) auf, um den Zustand der geringen Entropie aufrecht zu erhalten. • Lebewesen geben überschüssige Entropie an die Umwelt ab: Tiere nehmen entropiearme Nährstoffe wie Glucose auf und stellen daraus entropiereiche Produkte wie Kohlendioxid und Wasserdampf her. Beispiel heterotrophen Lebewesen (Tiere, Pilze): Energiereiche Nährstoffe (Fett oder Glucose) werden aufgenommen und in energiearme Verbindungen (Wasser und Kohlendioxid) abgebaut => Freisetzung von Energie und Abgabe von Entropie Abnahme der Nutzbarkeit von Energie = Zunahme der Entropie • Die Entropie ist also ein Maß für die Nicht-mehr-Nutzbarkeit von Energie In jedem abgeschlossenen System strebt die Entropie einem Maximum zu: Jede Nutzung von Energie erhöht die Entropie, wenn man das die gesamte Aktivität einschließende (abgeschlossene) System betrachtet.
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Boltzmannsche Lebensformel<br />
Boltzmann betrachtete 1877 Wärme als ein statistisches<br />
Phänomen: Damit konnte er das Makrokonzept der<br />
Entropie auf die möglichen Mikrozustände der Teilchen<br />
eines thermodynamischen Systems zurückführen.<br />
Entropie S: S = k log W<br />
k = 1,38 10 -23 J/K (Boltzmannsche Konstante)<br />
W entspricht der Zahl der möglichen Mikrozustände<br />
die mit einem Makrozustand verknüpft sind (die<br />
eingenommen werden können). W erreicht ein<br />
Maximum wenn alle Mikrozustände gleich verteilt<br />
sind.<br />
Zitat Boltzmann:<br />
„Der allgemeine Lebenskampf der Lebewesen ist nicht ein<br />
Kampf um die Grundstoffe,... auch nicht um Energie,<br />
welche... in jedem Körper reichlich vorhanden ist, sondern<br />
ein Kampf um die Entropie.“
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