Entropieänderung in offenen Systemen
In den bisherigen Abschnitten wurde gezeigte, dass sich die Entropie in einem (geschlossenen) System auf unterschiedliche Weise ändern kann:
- durch reversibel übertragene Wärme und
- durch irreversible Dissipation von Energie.
In offenen Systemen, die einen Masseaustausch mit der Umgebung erlauben, wird mit der ein- und ausströmenden Masse dann schließlich auch Entropie transportiert. Eine Entropieänderung erfolgt in offenen Systemen deshalb auch
- durch einen Massetransport.
Die Entropiebilanz eines offenen Systems ist deshalb wie folgt gegeben:
\begin{align}\;\;\;\;\;
&\boxed{\Delta \dot S_{ges} = \Delta \dot S_{Q} + \Delta \dot S_{Diss} + \dot S_{m,ein} - \dot S_{m,aus}} \\[5px]
&\boxed{\Delta \dot S_{ges} = \Delta \dot S_{Q} + \Delta \dot S_{Diss} + s_{m,ein} \cdot \dot m - s_{m,aus} \cdot \dot m } \\[5px]
\end{align}
Abbildung: Entropiebilanz eines offenen Systems am Beispiel einer Turbine
Darin bezeichnen:
\begin{alignat}{3}
\;\;\;\;\; \Delta \dot S_{ges} ~~~ &\text{: Entropieänderungsrate des gesamten Systems} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; \Delta \dot S_{Q} ~~~ &\text{: mit der Wärme transportierter Entropiestrom} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; \Delta \dot S_{Diss} ~~~ &\text{: durch Energiedissipation erzeugter Entropiestrom} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; \Delta \dot S_{m,ein} ~~~ &\text{: mit der einströmenden Masse in das System transportierter Entropiestrom} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; \Delta \dot S_{m,aus} ~~~ &\text{: mit der austretenden Masse aus dem System transportierter Entropiestrom} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; s_m~~~ &\text{: spezifische Entropie der strömenden Masse} \notag \\[5px]
\;\;\;\;\; \dot m~~~ &\text{: ein- bzw. austretender Massenstrom} \notag \\[5px]
\label{8858}
\end{alignat}