Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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LTHH: Lehrertag Hamburg

LTHH IV: HV IV

LTHH IV.1: Hauptvortrag

Freitag, 30. März 2001, 13:45–14:45, CCH, Saal 4

Neue Transportphänomene – Vom Maxwell-Dämon zum Verkehrsstau — •Peter Reimann — Institut für Physik, Universität Augsburg

Im thermodynamischen Gleichgewicht können die mikroskopischen thermischen Fluktuationen nicht zur Arbeitsleistung ausgenutzt werden, da sich sonst ein perpetuum mobile zweiter Art oder ein sog. Maxwell-Dämon konstruieren liesse. Hingegen ist dies fern vom thermodynamischen Gleichgewicht sehr wohl möglich, beispielsweise aufgrund eines periodischen äusseren Antriebs. Ein erstes Beispiel sind sog. Ratschensysteme, bei denen sich die Arbeitsleistung in Form von Transportvorgängen manifestiert. Ihre grundlegenden Funktionsprinzipien werden anhand verschiedener experimenteller Realisierungen illustriert. In einem zweiten Teil des Vortrags wird eine weitere (scheinbare) Inkarnation eines Maxwell-Dämons vorgestellt: Schliesst man ein Gas in zwei Kammern ein, die durch ein kleines Loch miteinander verbunden sind, so sammeln sich die Teilchen spontan in einer der beiden Kammern bei Anwesenheit eines geeigneten periodischen Antriebs (Schütteln”). Im dritten Teil betrachten wir Systeme, deren Nichtgleichgewichts-Charakter auf einer intrinsischen Aktivität” der Einzelteilchen basiert. Auf diese Weise lassen sich makroskopischer Transportphänomene, wie z.B. der Verkehrsfluss auf Strassen oder das Flugverhalten von Vogelschwärmen modellieren.