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Dissipation

Dissipative Prozesse sind solche, bei denen eine gerichtete Bewegung in eine viel weniger geordnete Bewegung umgewandelt wird. Hierbei nimmt die gesamte Entropie zu.

Ein klassisches Beispiel für Dissipation aus der Mechanik ist die Reibung, die Energie aus einer geordneten Bewegung eines Körpers in Wärme umwandelt, d. h. in eine irreguläre mikroskopische Bewegung. In diesem Fall wird eine Energieform (mechanische Energie) in eine andere (Wärme) umgewandelt. Jedoch kommt Dissipation beispielsweise auch bei Wellenphänomenen vor, etwa wenn die geordneten Wellen in einem Laserstrahl bei Streuung an einer rauen Oberfläche auf komplizierte Weise in eine Vielzahl von in verschiedene Richtung laufenden Wellen umgewandelt werden. Hier ist die Dissipation nicht mit der Umwandlung einer Energieform in eine andere verbunden.

Dissipation ist grundlegend irreversibel (unumkehrbar); es ist nämlich nicht möglich, dass die einmal erzeugte Entropie wieder verschwindet.

Viele Energieumwandlungen werden von unerwünschten dissipativen Prozessen begleitet. Beispielsweise tritt in Motoren Reibung auf, die einen Teil der erzeugten mechanischen Energie in meist nicht nutzbare Wärme umwandelt und damit den Wirkungsgrad und somit auch die Energieeffizienz vermindert. Selbst wenn die entstehende Wärme noch genutzt werden kann, bedeutet die Degradation hochwertiger mechanischer Energie zu Wärme einen Verlust, der sich oft in einer insgesamt reduzierten Energieeffizienz äußert. Zur Optimierung der Energieeffizienz gehört deswegen häufig die möglichst weitgehende Vermeidung dissipativer Prozesse.

Häufig sind dissipative Prozesse im Prinzip vermeidbar oder verringerbar, beispielsweise durch verbesserte Schmierung oder eine strömungsgünstigere Gestaltung. In anderen Fällen dagegen treten unvermeidbar dissipative Prozesse auf, beispielsweise wenn ein komprimiertes Gas in einer Düse expandiert, ohne dabei Arbeit zu leisten. (Dies geschieht beispielsweise im Drosselventil einer Kältemaschine oder Wärmepumpe.)

Siehe auch: Entropie, Reibung, Thermodynamik, Hauptsätze der Thermodynamik