Wikipedia:Redaktion Physik/Qualitätssicherung/Archiv/2017/April

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Adiabatische_Zustandsänderung

In dem Artikel finde ich eine Reihe von Punkten schlecht gelöst bzw. verwirrend:

Der 4. Abschnitt „Arbeit bei einer reversiblen adiab.....“ enthält eine Reihe von Formeln für W, von denen unklar ist, warum sie dort stehen. Wenn es eine Ableitung der Adiabatengleichung sein soll, dann ist sie definitiv falsch, denn sie setzt voraus, was eigentlich abgeleitet werden soll. - siehe hierzu auch den Vermerk von PassPort vom 14. 9. 2012 auf der Diskussionsseite

Im deutschen Sprachgebrauch wird das Wort „Adiabate“ - siehe Brockhaus, Lexikon der Physik, diverse Physiklehrbücher - für einen Weg im Zustandsraum bei einem reversiblen adiabatischen Prozess gebraucht und dies sollte hier klar definiert werden, wenn Adiabate kein eigenständiges Lemma ist.

Es gibt dann weiter den Satz Reversible adiabatische Prozesse sind ein Spezialfall von isentropen Prozessen. und dann einen folgenden etwas unmotivierten Abschnitt Isentropengleichung, obwohl offensichtlich die Isentropengleichung genau eine der Adiabatengleichung ist - bleibt im Artikel eigentlich offen, was dieser Abschnitt mit der Isentropengleichung hier bei diesem Lemma zu suchen hat. Es sollte gesagt werden, dass Isentrope und Adiabate (reversibler adiabatischer Prozess) dasselbe sind.

Der einleitenden Abschnitt sollte etwas ausführlicher sein und schon auf die Bedeutung für die Begriffsfindung in der Thermodynamik selbst kurz eingehen. Auch könnten in der Einleitung schon erwähnt werden, dass es hier um eine Idealisierung geht, die auch für praktische Berechnungen wichtig ist.

Dann denke ich, dass zwei Abschnitte (Klassifizierung irreversibel/reversibel) folgen sollten: 1. Irreversible adiab. Zustandsänderungen (Link zu Gay-Lussac Versuch,...) 2. Reversible adiab. Zustandsänderungen Im letzten müssten die Adiabate (Kurve im Zustandsraum) eingeführt werden und als Spezialfall sollten das ideale Gas mit den Adiabatengleichungen und Zusammenhang mit der Isentrope erwähnt werden. Vielleicht folgt dann ein Abschnitt über „Anwendungen“ a) Meteorologie (Link zu Temperaturprofil) b) Wärmekraftmaschinen d) adiab. Expansion/Kompression (numerische Beispiele) e) Kühlung/Heizung

Interessant ist auch ein Blick in die englische Wikipedia en:Adiabatic_process

Zusammenfassend sind meine Kritikpunkte: falsche Herleitung (wenn es eine sein soll) der Adiabatengleichung, fehlende Definition des Begriffs Adiabate, Einleitung nicht ausreichend, einige Abschnitte teils verwirrend, fehlender Abschnitt Literatur,..

Für weitere Anregungen und konstruktive Kritik bin ich dankbar ArchibaldWagner (Diskussion) 18:24, 26. Apr. 2017 (CEST)

@ArchibaldWagner: Das Dringlichste scheint mit die Entflechtung und Abgrenzun zu isentrop zu sein. Da drüber stolpere ich jedenfalls unmittelbar (oder was soll ein Hauptabschnitt "Isentropengleichung" im Artikel?). Wenigstens die Überschriften der Hauptabschnitte möchte ich als Leser nach Lektüre der Einleitung einordnen können. Nachdem dasn entflochten ist, könnten wir uns damit beschäftigen, wie wir die verbleibenden Abschnitte strukturieren und was dann darin beschrieben werden soll. Was meinst Du dazu?--Alturand (Diskussion) 18:31, 26. Apr. 2017 (CEST)

@Alturand:: Das Lexikon der Physik: Spektr. verlag definiert Adiabate, Isentrope, Linie im Raum der Zustandsfunktionen eines thermodynamischen Systems, längs der eine adiabatische Zustandsänderung abläuft. Auf der Adiabaten ist die Entropie S=constant. - Im Römpp-Lexikon Chemie steht: Adiabate: (auch Isentrope genannt) Im pV-Diagramm ist die Adiabate eine Kurve gleicher Entropie. - Dieses deckt sich auch mit der Begriffsbildung bei Günther Ludwig: Gundlagen der theoretischen Physik Band 4 (Thermostatik) - dieses ist mein pers. Referenzbuch. für Thermodynamik - definiert wird ja isentrop dS=0 und es muss einen Prozessweg geben, bei Adiabate wäre deltaQ und Weg im Zustandstraum zu fordern. Tatsächlich werden die Begriffe Isentrope und Adiabate (immer?) synonym gebraucht, und ich finde diese Begriffe praktisch immer im Zusammenhang mit dem Beispiel: Gas im idealen Behälter evtl. mit kond. Wasser. ArchibaldWagner (Diskussion) 19:08, 26. Apr. 2017 (CEST)

Ja, das wird auch von Landau-Lifschitz so (adiabatisch = an jeder Stelle isentrop), also anders als im Artikel, gesehen:

„Wir betonen, daß, obgleich ein adiabatischer Prozeß reversibel ist, keinesfalls jeder reversible Prozeß adiabatisch ist.[…]Bei einem adiabatischen Prozeß ist eine stärkere Bedingung erfüllt – es bleibt sogar die Entropie eines jeden gegebenen Körpers konstant, der selbst nur ein Teil eines abgeschlossenen Systems ist.“

– E. M. Lifschitz, L. P. Pitajewski

Offenbar treffen hier mal wieder die teschnischen Thermodynamiker ($\delta Q_{\rm {System}}=0$ auf die Physiker $\forall _{Untersysteme}{\rm {d}}S=0$. Das wird eine interessante Diskussion, beide Standpunkt und Sprachgebräuche korrekt nebeneinander darzustellen. Wenigstens scheint hier die Sichtweise der Physiker nur ein Spezialfall der der Techniker zu sein, bzw. die techische Definition einfach nur die Fälle mit einzuschließen, die in der Alltagspraxis nicht relevant sind.-- Alturand (Diskussion) 20:16, 26. Apr. 2017 (CEST)

Mir scheint die Abgrenzung zwischen Adiabate und Isentrope recht einfach zu sein: In einem adiabatischen Prozess tauscht das System keine Wärme und somit auch keine Entropie mit der Umgebung aus. Wenn der adiabatische Prozess nicht reversibel ist, kann im System jedoch Entropie erzeugt werden und es handelt sich wegen der Entropiezunahme im System nicht um einen isentropen Prozess. Adiabate und Isentrope sind nur im Fall eines reversiblen Prozesses synonym. Zwei Literaturbelege:

(A): „Eine Zustandsänderung ohne Wärmeumsatz wird adiabat [...] genannt. [...] Wenn außerdem Reibungsvorgänge zu vernachlässigen sind, wie in diesem Abschnitt allgemein vorausgesetzt, wird eine solche reibungslose adiabate Zustandsänderung [...] als isentrope Zustandsänderung oder kurz Isentrope bezeichnet.“ (F. Bošnjaković: Technische Thermodynamik, Teil 1. Steinkopff Verlag, Darmstadt 1988, ISBN 3-7985-0759-7, S. 64)

(B): „[...] in the case of a reversible adiabatic process, we have $\textstyle \mathrm {d} S={\frac {\mathrm {d} Q_{R}}{T}}$.

Also, for an adiabatic process, $\mathrm {d} Q=0$.

So, if $T$ is not zero, then $\mathrm {d} S=0$,

and $S$ is constant. Therefore, during a reversible adiabatic process, the entropy of a system remains constant, or, in other words, the system undergoes an isentropic process.“ (M.W. Zemansky, R.H. Dittman: Heat and Thermodynamics. McGraw-Hill 1997, ISBN 0-07-017059-2, S. 196). -- Sch (Diskussion) 20:54, 26. Apr. 2017 (CEST)

@Sch: Adiabaten sind in der Literatur nur für reversible adiabatische Prozesse definiert.Wir dürfen adiabatisch nicht mit Adiabate verwechseln! ArchibaldWagner (Diskussion) 21:50, 26. Apr. 2017 (CEST)

Wie schon gesagt: Der Landau fordet, dass die Entropie "eines jeden gegebenen Körpers konstant, der selbst nur ein Teil eines abgeschlossenen Systems ist." sein muss. Für einen theoretischen Physiker bedeutet "eines jeden", dass es für jeden beliebig gewählten Körper zutrifft. Die Definition der technischen TD fordert es nur für das Gesamtsystem, das "genau ein bestimmt gewählter Körper" ist, also eine Untermenge von "eines jeden". Insofern ist die physikalische Definition strenger, für den theoretischen Physiker sind die Prozesse, die Du beschreibst, nicht adiabatisch, weil sie nicht für jedes Subsystem isentrop sind, selbst wenn keine Wärme ausgetauscht wird. --Alturand (Diskussion) 21:20, 26. Apr. 2017 (CEST)

@Alturand: Danke für den Hinweis und das Zitat. Ansonsten steckt der Teufel oder die Erklärung häufig im Detail. Es gibt Unterschiede in adiabatisch $\delta Q=0$, Adiabate, isentrop $dS=0$ und Isentrope; Adiabate und Isentrope meinen Prozesswege im thermodynamischen Zustandsraum (Raum der Gleichgewichtszustände), adiabatisch und isentrop sind Prozesseigenschaften. -- Wenn zusammengesetzte Syteme vorliegen, etwa ein Gesamtsystem (Gesamtsystem ist nicht einfach) aus zwei "Gaskolben" (jeder einzelne sei ein einfaches System, lässt sich also jeweils durch die äußeren Parameter, etwa $V_{i}$, und einen einzigen weiteren Parameter etwa die innere Energie, $U_{i}$ oder $T_{i}$, beschreiben), dann kann bei einer wie auch immer beschaffenen Kopplung das eine Teilsystem Entropie an das andere Teilsystem abgeben, wobei die Entropie des Gesamtsystems sich nicht ändert. So etwas beschreibt man meines Wissens aber nicht mehr mit einer Isentrope, obwohl der Prozess isentrop ist. Das Problem ist die genaue Definition der Isentrope, sie wird nämlich in der mir bekannten Literatur immer nur an speziellen einfachen Systemen eingeführt. - Also Landau-Lifschitz hat recht, wenn er sagt, dass nicht jeder reversible Prozess adiabatisch ist, dieses gilt nur für einfache (genaue Def. siehe Günther Ludwig Band 4) thermodynamische Systeme - Wir dürfen aber adiabatisch nicht mit Adiabate und isentrop mit Isentrope verwechseln! Solche Probleme scheinen mir typisch für die Thermodynamik zu sein, ist es doch zum einen eine sehr allgemeine Rahmentheorie aber in der Darstellung immer mit sehr einfachen, fast primitiven Beispielen, gepaart. Das macht auch das Verstehen und Beschreiben von thermodynamischen Begriffen so kniffelig. ArchibaldWagner (Diskussion) 21:36, 26. Apr. 2017 (CEST)

(nach BK) Bsp: Ideales Gas#Mischungsentropie eines idealen Gasgemischs: nach der Definition der technischen Thermodynamik ist der Vorgang, bei dem keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird, adiabatisch aber nicht reversibel (isentrop), nach der Definition der Physiker weder adiabatisch, noch isentrop oder reversibel. -- Alturand (Diskussion) 21:43, 26. Apr. 2017 (CEST)

Auch bei den Physikern ist die Vermischung (oder das Lösen in Wasser) adiabatisch, wenn das System wärmesisoliert ist - so etwas ist adiabatisch und nicht isentrop (da irreversibel). Siehe auch etwa den Gay-Lussac-Versuch der ist auch adiabatisch. Aber dafür gibt es keine Adiabate, denn die ist nur für reversible adiabatische Änderungen definiert. ArchibaldWagner (Diskussion) 21:58, 26. Apr. 2017 (CEST)

Bei den Begriffsunsicherheiten mit isentrop sind wir nicht allein: siehe en:Talk:Isentropic_process#Definition_seems_convoluted ArchibaldWagner (Diskussion) 10:24, 27. Apr. 2017 (CEST)

Neuer Punkt: adiabatisch meint in der Quantenmechanik/-statistik, dass der Hamiltonoperator sich so sanft ändert, dass die Besetzungszahlen sich nicht ändern. Das Begriffspaar adiabatisch/diabatisch werden nicht nur für thermodynamische Prozesse benutzt, sondern auch zB bei Atom-Atom-Stößen. Das sollte mit aufgeführt werden.--jbn (Diskussion) 18:34, 2. Jun. 2017 (CEST)

Kritik am bisherigen Abschnitt Beispiele:

• Ein Einwand betrifft den Text: ...Auch die extrem schnelle primäre Erhitzung der Luft beim Wiedereintritt von Raumflugkörpern ist auf Grund der extrem hohen Verdichtungsgeschwindigkeiten ein näherungsweise adiabatischer Prozess... Hier gibt es zwar kaum einen Wärmeaustausch mit dem weiteren Luftraum, allerdings kann man hier kaum von einem thermodynamischen Gleichgewicht reden. Eintauchende Raumfahrzeuge haben eine Geschwindigkeit, die mehr als das 20-fache der Schallgeschwindigkeit beträgt, sie liegt damit eine Größenordnung über der mittleren thermischen Geschwindigkeit der Luftmoleküle vor dem Zusammenstoss. Auch spielt bei diesem Vorgang wohl die Viskosität der Luft in der Grenzschicht eine Rolle, so dass hier die Poissongleichungen nicht einfach anwendbar sind. Es handelt sich hier nicht um einen reversiblen adiabatischen Prozess, der in der Regel mit der Kompression eines Gases assoziiert wird, siehe Stoßwelle und en:Aerodynamic_heating. Hier würde ich gerne die Stellungnahme eines erfahrenen Strömungsphysikers und einen zuverlässigen Beleg haben, bevor wir das als ein Beispiel für eine adiabatische thermodynamische Zustandsänderung anführen.
• Zur Exansion: Eine Expansion von Luft muss nicht notwendig zu einer Abkühlung führen, siehe Gay-Lussac-Versuch - nur wenn über eine Vorrichtung (z.B. Kolben oder Zunahme der potentiellen Energie) innere Energie in Arbeit umgewandelt wird, tritt in der Regel eine Abkühlung ein.
• Die angegebene Referenz adiabatische Kühlung passt an dieser Stelle nicht.

ArchibaldWagner (Diskussion) 17:48, 23. Jun. 2017 (CEST)

Während des heutigen Chats haben wir Adiabasie, Diabatisch und Diabatische Zustandsänderung jeweils in WL auf Adiabatische Zustandsänderung umgewandelt und dort entsprechend erwähnt. --Dogbert66 (Diskussion) 22:30, 10. Jul. 2017 (CEST)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: ArchibaldWagner (Diskussion)|--ArchibaldWagner (Diskussion) 17:25, 18. Jul. 2017 (CEST)

Nutation (Physik) und Nutation (Astronomie)

Bei den Artikeln Nutation (Physik) und Nutation (Astronomie) gibt es ein Problem mit der Verlinkung in anderssprachige Wikipedien. Die Begriffe, die die beiden Artikel darstellen, haben zwar beide etwas mit der Rotationsachse eines sich drehenden Körpers zu tun. Sie sind aber nicht identisch. Insbesondere ist die Nutation der Astronomie keine Nutation im Sinne der Kreiseltheorie, sondern ein Spezialfall der Präzession. Eine Nutation im Sinne der Kreiseltheorie ist ein Phänomen ohne äußeres Drehmoment. Präzision setzt dagegen ein anhaltendes äußeres Drehmoment voraus.
Soweit ich es sehe, stellen nur die englischsprachige und die deutschsprachige Wikipedia diesen Sachverhalt in zwei getrennten Artikeln dar. Unter den knapp fünfzig anderen Sprachversionen, die mit unserer astronomischen Nutation verbunden sind, erkenne ich mit meinen eher bruchstückhaften und durch Google-Translate unterstützten Sprachkenntnissen:

• Kreisel-Definition und Kreisel-Erklärung kombiniert mit der Erdachse als Beispiel und teilweise dem durch Mond und Planeten wirkenden Drehmoment als Erklärung (englisch, spanisch, italienisch, polnisch, niederländisch, russisch ). In der englischen Version wird zusätzlich in einem eigenen Abschnitt auf einen getrennten Astronomie-Artikel verwiesen. → inkonsistent
• Astronomische Definition, Erklärung und Beispiel (kroatisch, norwegisch) → Kreisel-Nutation fehlt
• Astronomischer Begriff und der Begriff aus der Kreiseltheorie in getrennten Abschnitten desselben Artikels (türkisch) → verstößt gegen einen der fundamentalen Grundsätze von Wikipedia ("verschiedene Begriffe sollten in getrennten Artikeln dargestellt werden")
• Definition und Erklärung passend zur Kreisel-Präzession (Nynorsk) → fachlich falsch
• Definition rein auf die Geometrie der Bewegung abgestellt. Keine Aussagen zur Ursache. Kreisel, Planeten und Munition als Beispiel (schottisch, finnisch) → weicht von der Darstellung in Lehrbüchern ab.

Vor diesem Hintergrund ist es wenig verwunderlich, dass die "Statements" im Wikidata-Objekt Q190009 sich auch nicht auf eine der beiden Bedeutungen einigen können. Im Moment ist es so, dass die Interwiki-Seite von beiden deutschsprachigen Artikeln per Interwiki-Link beim selben englischen Artikel zur Kreisel-Bedeutung landet, der am Ende zur Astronomie-Bedeutung abschweift. Wie geht man mit so einer breit gestreuten Inkonsistenz um? ---<)kmk(>- (Diskussion) 22:08, 26. Apr. 2017 (CEST)

Ich habe diese Diagnose auch auf der Diskussionsseite zum Objekt Q190009 angebracht. -<)kmk(>- (Diskussion) 23:38, 28. Apr. 2017 (CEST)

Dein Hinweis wird auf der Diskussionsseite zum Wikidata-Objekt leicht übersehen, wie wäre es mit einer Meldung unter Wikidata:Interwiki_conflicts?

Die QS-Boxen in unseren Artikeln zum Thema habe ich herausgenommen, da das Problem in den anderen Sprachversionen liegt. Handlungsbedarf bei uns sehe ich eher in Polbewegung. --Rainald62 (Diskussion) 02:36, 28. Mai 2017 (CEST)

Die astronomische Nutation ist lediglich der 'hoch'frequente Anteil der Präzessionsbewegung (sowohl die Kegelachse als auch die Umlaufgeschwindigkeit variieren). Insofern wäre ich nicht traurig, wenn das Wikidata-Objekt dazu vom isRedirect-Typ ist, und in der einen oder anderen Sprache existierende Artikel für diesen Begriff ohne Interwikilinks blieben (wie für andere Auslagerungen aus Hauptartikeln üblich). --Rainald62 (Diskussion) 01:41, 29. Mai 2017 (CEST)

Was gibt es hier nun zu tun? Abwarten, bis hier oder hier unter nutation irgendjemand auf kmks Meldung reagiert?? --Dogbert66 (Diskussion) 20:19, 19. Jul. 2017 (CEST)

--vieraugen|Dogbert66 (Diskussion) 20:19, 19. Jul. 2017 (CEST)}}

@KaiMartin: Wenn ich das richtig verstehe, wünschst Du in Deinem Eintrag unterschiedliche Wikidata-Items zur Unterscheidung der beiden Bedeutungen. Es gibt dort aber doch schon folgende drei:

• Q981402 für die BKL Nutation: mit korrekter Verlinkung von de:Nutation, en:Nutation (disambiguation), sv:Nutation
• Q20180599 für die Bedeutung in Nutation (Physik), also Drehmoment nicht entlang einer der Achsen maximalen/minimalen Trägheitsmoments: nur de:Nutation (Physik) ist dort sauber verlinkt, zumindest en:Nutation fehlt (weil noch unter 190009)
• Q190009 für die Bedeutung in Nutation (Astronomie), also unter schwankendem äußeren Einfluss (was nicht beschränkt auf den Bereich Astronomie ist!): zahlreiche Sprachen, darunter fälschlicherweise en:Nutation statt en:Astronomical nutation

Hier könnte man nun folgendes tun: 1.) korrekte Verlinkung von en:Nutation auf Q20180599 und en:Astronomical nutation auf Q190009, sowie ggf. Korrekturen in anderen Sprachen. 2.) unter Verweis auf Q20180599 Deine Anfragen bei der Wikidata schließen?? 3.) die Klammer im Lemma Nutation (Astronomie) von Astronomie auf etwas Passenderes setzen?? 4.) diese Disk schließen. - Was meinst Du? --Dogbert66 (Diskussion) 14:19, 11. Nov. 2017 (CET)

Hallo Dogbert. Ich bin ein wenig frustriert, dass es auf meine Anfragen bei Wikidata so gar keine Reaktion gab. Aber das zeigt wohl nur, wie wenig die Wartungsseiten von Wikidata gelesen werden. Ich selbst hatte sie ja auch durch dieses Thema erst kennengelernt.

• Die Existenz von Q20180599 war mir nicht bewusst. War wohl blind. Ja, natürlich sollte da auch en:Nutation hin verlinken. Außerdem sollte dieses Item ausgebaut werden. Im Moment gibt es dort in den Metadaten kein Label, kein Statement, und insgesamt nichts, das einen Hinweis darauf gibt, was inhaltlich gemeint ist.
• Im Gegenzug sollte aus den Metadaten von Q190009 alles entfernt werden, was inhaltlich nur für die Kreisel-Nutation stimmt. Das gilt insbesondere für das JSTOR-Statement. Dessen definierender Inhalt ist eine direkte Übernahme der Einleitung von en:Nutation. Die in JSTOR verlinkte Literatur bezieht sich allerdings größtenteils auf die Bedeutung von "Nutation" in der Botanik. Immerhin ist Wikipedia nicht alleine mit der Begriffsverwirrung...
• Was Du mit "ggf. Korrekturen in anderen Sprachen" umschreibst, sollte erledigt werden, bevor man die Wikidata-Issues als "erledigt" schließt. Sonst wird sich früher, oder später der momentane unbefriedigende Zustand wieder einstellen. Ich fürchte, das läuft darauf hinaus, in etwa 40 Sprachversionen auf der Artikeldiskussion eine Erklärung abzugeben, warum die Verlinkung nach Q190009 entfernt wurde.

Viele Grüße, -<)kmk(>- (Diskussion) 00:05, 12. Nov. 2017 (CET)

@KaiMartin: Der Wikidata-Eintrag Q28419231 für ehemals en:Astronomical nutation ist jetzt auf Q190009 redirected. en:Astronomical nutation steht jetzt unter Q190009; en:Nutation unter Q20180599. Allerdings sehe ich in den Interwikilinks von en:Nutation noch die alten Q190009-Einträge ?? Das war wohl einCaching-Problem. Der Eintrag ist inzwischen ok. --Dogbert66 (Diskussion) 12:40, 7. Jan. 2018 (CET)

Ansonsten: unter den anderen Sprachversionen habe ich keine weiteren BKLs gefunden, d.h. zumindest Q981402 ist mit seinen 3 Einträgen jetzt komplett. --Dogbert66 (Diskussion) 11:39, 12. Nov. 2017 (CET)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: --Blaues-Monsterle (Diskussion) 10:57, 3. Jul. 2018 (CEST)|Passt doch inzwischen. Und es ist keine Aufgabe für die QS in deutscher Sprache, zu schauen, ob was in anderen Sprachversionen schief hängt.