Entropieänderung beim Verdampfen von Wasser

Um eine anschauliche Vorstellung über die Aussage der Entropie zu erlangen, soll im Folgenden der Verdampfungsvorgang von Wasser näher betrachtet werden.

Entropie, Verdampfung, Wasser, spezifische Verdampfungsentropie, Tauchsieder, Verdampfungs-wärme, Siedetemperatur

Abbildung: Entropiezufuhr beim Verdampfen von Wasser

Wasser verdampft unter atmosphärischen Bedingungen von 1 bar bei rund 100 °C. Da bei einer solchen Aggregatzustandsänderung die Siedetemperatur \(T_S\) konstant bleibt, kann die mit der zugeführten Verdampfungswärme \(Q_V\) verbundene Entropiezufuhr \(S_V\) (Verdampfungsentropie) relativ einfach ermittelt werden:

\begin{align}\;\;\;\;\;
&\boxed{S_V = \frac{Q_V}{T_S}} ~~~~~\text{Verdampfungsentropie} \\[5px]
\end{align}

Bezieht man dabei die Verdampfungswärme auf die Masse von einem Kilogramm, dann erhält man letztlich aus der spezifischen Verdampfungswärme \(q_V\) die spezifische Verdampfungsentropie \(s_V\):

\begin{align}\;\;\;\;\;
&\boxed{s_V = \frac{q_V}{T_S}} ~~~~~\text{spezifische Verdampfungsentropie} \\[5px]
\end{align}

Mit einer spezifischen Verdampfungswärme des Wassers von \(q_V = 2257 \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\) und einer Siedetemperatur von \(T=373 \text{ K}\) ergibt sich demnach eine spezifische Verdampfungsentropie von \(s_V = 6 \frac{\text{kJ}}{\text{kg K}}\):

\begin{align}\;\;\;\;\;
&\underline{s_V} = \frac{q_V}{T_S} = \frac{2257 \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}}{373 \text{ K}} = \underline{6 \frac{\text{kJ}}{\text{kg K}} } \\[5px]
\end{align}

Dies bedeutet folglich, dass pro Kilogramm zu verdampfenden Wassers eine Entropiemenge von \(6 \frac{\text{kJ}}{\text{K}}\) zuzuführen ist. Auf diese Weise lässt sich ein solcher Verdampfungsvorgang theoretisch auch dazu nutzen eine Messaparatur zur Bestimmung von Entropieumsätzen herzustellen. Man misst bei einem Prozess lediglich die freigesetzte Wärme durch die verdampfte Wassermasse und kann somit über die entsprechende aufgenommene Verdampfungswärme und der konstanten Siedetemperatur auf den Entropieumsatz schließen.

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