[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/25\/maximum-power-prinzip-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/25\/maximum-power-prinzip-wikipedia\/","headline":"Maximum-Power-Prinzip – Wikipedia","name":"Maximum-Power-Prinzip – Wikipedia","description":"before-content-x4 Das Maximum-Power-Prinzip oder Lotkas Prinzip[1] wurde als viertes Prinzip der Energetik in der Thermodynamik offener Systeme vorgeschlagen, wobei ein","datePublished":"2020-12-25","dateModified":"2020-12-25","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/0\/00\/MaximumPowerESL.gif\/320px-MaximumPowerESL.gif","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/0\/00\/MaximumPowerESL.gif\/320px-MaximumPowerESL.gif","height":"251","width":"320"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/25\/maximum-power-prinzip-wikipedia\/","wordCount":2821,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4  Das Maximum-Power-Prinzip oder Lotkas Prinzip[1]  wurde als viertes Prinzip der Energetik in der Thermodynamik offener Systeme vorgeschlagen, wobei ein Beispiel f\u00fcr ein offenes System eine biologische Zelle ist.  Howard T. Odum: “Das Prinzip der maximalen Leistung kann angegeben werden: W\u00e4hrend der Selbstorganisation entwickeln und setzen sich Systemdesigns durch, die die Leistungsaufnahme, die Energieumwandlung und die Anwendungen maximieren, die die Produktion und Effizienz steigern.”[2]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Table of ContentsGeschichte[edit]Philosophie und Theorie[edit]Vorschl\u00e4ge f\u00fcr das Maximum-Power-Prinzip als 4. thermodynamisches Gesetz[edit]Definition in Worten[edit]Mathematische Definition[edit]Zeitgen\u00f6ssische Ideen[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Geschichte[edit]Chen (2006) hat den Ursprung der Erkl\u00e4rung der maximalen Macht als formales Prinzip in einem vorl\u00e4ufigen Vorschlag von Alfred J. Lotka (1922a, b) lokalisiert.  Lotkas Aussage versuchte, den darwinistischen Begriff der Evolution unter Bezugnahme auf ein physikalisches Prinzip zu erkl\u00e4ren.  Lotkas Arbeit wurde sp\u00e4ter vom System\u00f6kologen Howard T. Odum in Zusammenarbeit mit dem Chemieingenieur Richard C. Pinkerton entwickelt und sp\u00e4ter vom Ingenieur Myron Tribus weiterentwickelt.W\u00e4hrend Lotkas Arbeit ein erster Versuch gewesen sein mag, das evolution\u00e4re Denken in mathematischen Begriffen zu formalisieren, folgte es \u00e4hnlichen Beobachtungen, die Leibniz und Volterra und Ludwig Boltzmann beispielsweise in der manchmal kontroversen Geschichte der Naturphilosophie gemacht haben.  In der zeitgen\u00f6ssischen Literatur wird es am h\u00e4ufigsten mit der Arbeit von Howard T. Odum in Verbindung gebracht.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Die Bedeutung des Ansatzes von Odum wurde in den 1970er Jahren in Zeiten der \u00d6lkrise, in denen, wie Gilliland (1978, S. 100) feststellte, zunehmend nach einer neuen Methode zur Analyse der Bedeutung und des Werts von Energieressourcen gesucht wurde, st\u00e4rker unterst\u00fctzt zur wirtschaftlichen und \u00f6kologischen Produktion.  Ein Feld, das als Energieanalyse bekannt ist und selbst mit Nettoenergie und EROEI assoziiert ist, entstand, um diesen analytischen Bedarf zu decken.  Bei der Energieanalyse traten jedoch unl\u00f6sbare theoretische und praktische Schwierigkeiten auf, wenn die Energieeinheit verwendet wurde, um a) die Umwandlung zwischen konzentrierten Brennstofftypen (oder Energietypen), b) den Beitrag der Arbeit und c) den Beitrag der Umwelt zu verstehen.Philosophie und Theorie[edit]Lotka sagte (1922b: 151):Das Prinzip der nat\u00fcrlichen Auslese zeigt sich in der Lage, Informationen zu liefern, f\u00fcr deren Auslieferung der erste und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik nicht zust\u00e4ndig sind.  Die beiden Grundgesetze der Thermodynamik reichen nat\u00fcrlich nicht aus, um den Verlauf der Ereignisse in einem physikalischen System zu bestimmen.  Sie sagen uns, dass bestimmte Dinge nicht passieren k\u00f6nnen, aber sie sagen uns nicht, was passiert.Gilliland stellte fest, dass diese Schwierigkeiten bei der Analyse wiederum eine neue Theorie erforderten, um die Wechselwirkungen und Transaktionen dieser verschiedenen Energien (unterschiedliche Konzentrationen von Brennstoffen, Arbeitskr\u00e4ften und Umweltkr\u00e4ften) angemessen zu erkl\u00e4ren.  Gilliland (Gilliland 1978, S. 101) schlug vor, dass Odums Aussage zum Maximum-Power-Prinzip (HTOdum 1978, S. 54\u201387) m\u00f6glicherweise ein angemessener Ausdruck der erforderlichen Theorie war:Diese Theorie, wie sie durch das Maximum-Power-Prinzip ausgedr\u00fcckt wird, befasst sich mit der empirischen Frage, warum sich Systeme jeglicher Art oder Gr\u00f6\u00dfe in den beobachteten Mustern organisieren.  Eine solche Frage setzt voraus, dass physikalische Gesetze die Systemfunktion regeln.  Es wird beispielsweise nicht davon ausgegangen, dass das System der wirtschaftlichen Produktion von den Verbrauchern angetrieben wird.  Vielmehr ist der gesamte Zyklus von Produktion und Verbrauch durch physikalische Gesetze strukturiert und gesteuert.Diese Theorie nennt Odum Maximum-Power-Theorie.  Um die Theorie der maximalen Leistung zu formulieren, stellte Gilliland fest, dass Odum den bereits gut etablierten Gesetzen der Thermodynamik ein weiteres Gesetz (das Prinzip der maximalen Leistung) hinzugef\u00fcgt hatte.  1978 schrieb Gilliland, dass Odums neues Gesetz noch nicht validiert worden sei (Gilliland 1978, S. 101).  Gilliland stellte fest, dass in der Theorie der maximalen Leistung die Effizienz der Thermodynamik nach dem zweiten Gesetz ein zus\u00e4tzliches physikalisches Konzept erfordert: “das Konzept der Effizienz nach dem zweiten Gesetz unter maximaler Leistung” (Gilliland 1978, S. 101):       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Weder der erste noch der zweite Hauptsatz der Thermodynamik enthalten ein Ma\u00df f\u00fcr die Geschwindigkeit, mit der Energieumwandlungen oder -prozesse stattfinden.  Das Konzept der maximalen Leistung bezieht Zeit in Ma\u00dfnahmen zur Energieumwandlung ein.  Es liefert Informationen \u00fcber die Geschwindigkeit, mit der eine Art von Energie in eine andere umgewandelt wird, sowie \u00fcber die Effizienz dieser Umwandlung.Auf diese Weise wurde das Konzept der maximalen Leistung als Prinzip verwendet, um das selektive Gesetz der biologischen Evolution quantitativ zu beschreiben.  Die vielleicht pr\u00e4gnanteste Aussage von HTOdum zu dieser Ansicht war (1970, S. 62):Lotka lieferte die Theorie der nat\u00fcrlichen Auslese als Organisator maximaler Macht;  Unter Wettbewerbsbedingungen werden Systeme ausgew\u00e4hlt, die ihre Energien in verschiedenen strukturentwickelnden Ma\u00dfnahmen einsetzen, um die Nutzung der verf\u00fcgbaren Energien zu maximieren.  Durch diese Theorie verlieren Systeme von Zyklen, die weniger Energie verbrauchen, in der vergleichenden Entwicklung.  Leopold und Langbein haben jedoch gezeigt, dass Str\u00f6me bei der Entwicklung von Erosionsprofilen, M\u00e4andersystemen und Nebennetzen ihre potentiellen Energien langsamer zerstreuen, als wenn ihre Kan\u00e4le direkter w\u00e4ren.  Diese beiden Aussagen k\u00f6nnten durch ein Maximum-Power-Prinzip mit optimalem Wirkungsgrad (Odum und Pinkerton 1955) harmonisiert werden, das darauf hinweist, dass Energien, die zu schnell in W\u00e4rme umgewandelt werden, dem systemeigenen Gebrauch nicht zur Verf\u00fcgung gestellt werden, da sie nicht durch Speicher in n\u00fctzliche zur\u00fcckgef\u00fchrt werden Pumpen, sondern zuf\u00e4llige Umr\u00fchren der Umgebung.Der Odum-Pinkerton-Ansatz f\u00fcr Lotkas Vorschlag bestand darin, das Ohmsche Gesetz – und den damit verbundenen Maximalleistungssatz (ein Ergebnis in elektrischen Energiesystemen) – auf \u00f6kologische Systeme anzuwenden.  Odum und Pinkerton definierten “Macht” in elektronischen Begriffen als die Arbeitsgeschwindigkeit, wobei Arbeit als “n\u00fctzliche Energieumwandlung” verstanden wird.  Das Konzept der maximalen Leistung kann daher als das definiert werden maximal Teil von n\u00fctzlich Energieumwandlung.  Daher zielt die zugrunde liegende Philosophie darauf ab, die Theorien und damit verbundenen Gesetze elektronischer und thermodynamischer Systeme mit biologischen Systemen zu vereinen.  Dieser Ansatz setzte eine analoge Sichtweise voraus, die die Welt als \u00f6kologisch-elektronisch-\u00f6konomischen Motor betrachtet.Vorschl\u00e4ge f\u00fcr das Maximum-Power-Prinzip als 4. thermodynamisches Gesetz[edit]Boltzmann hat darauf hingewiesen, dass das grundlegende Streitobjekt im Lebenskampf, in der Entwicklung der organischen Welt, die verf\u00fcgbare Energie ist.  In \u00dcbereinstimmung mit dieser Beobachtung ist das Prinzip, dass im Kampf ums Dasein der Vorteil jenen Organismen zugute kommen muss, deren Energieerfassungsvorrichtungen die verf\u00fcgbare Energie am effizientesten in Kan\u00e4le leiten, die f\u00fcr die Erhaltung der Art g\u00fcnstig sind.– –AJ Lotka 1922a, p.  147… erscheint es diesem Autor angemessen, die biologischen und physikalischen Traditionen zu vereinen, indem er dem darwinistischen Prinzip der nat\u00fcrlichen Auslese das Zitat als vierter Hauptsatz der Thermodynamik, da es das Steuerprinzip in Bezug auf die W\u00e4rmeerzeugungsrate und die Effizienz bei irreversiblen biologischen Prozessen ist.– –HT Odum 1963, p.  437… es k\u00f6nnte an der Zeit sein, das Prinzip der maximalen Leistung als viertes thermodynamisches Gesetz zu erkennen, wie es von Lotka vorgeschlagen wurde.– –HT Odum 1994Definition in Worten[edit]Das Maximum-Power-Prinzip kann angegeben werden: W\u00e4hrend der Selbstorganisation entwickeln und setzen sich Systemdesigns durch, die die Leistungsaufnahme, die Energieumwandlung und die Anwendungen maximieren, die die Produktion und Effizienz steigern.  (HT Odum 1995, S. 311)… das Maximum-Power-Prinzip … besagt, dass Systeme, die ihren Energiefluss maximieren, im Wettbewerb \u00fcberleben.  Mit anderen Worten, anstatt nur die Tatsache zu akzeptieren, dass mehr Energie pro Zeiteinheit in einen Prozess umgewandelt wird, der mit maximaler Leistung arbeitet, besagt dieses Prinzip, dass Systeme sich auf nat\u00fcrliche Weise organisieren und strukturieren, um die Leistung zu maximieren.  Systeme regeln sich nach dem Maximum-Power-Prinzip.  Im Laufe der Zeit werden die Systeme ausgew\u00e4hlt, die die Leistung maximieren, w\u00e4hrend diejenigen, die nicht ausgew\u00e4hlt werden, ausgew\u00e4hlt und schlie\u00dflich eliminiert werden.  … Odum argumentiert … dass die freien Marktmechanismen der Wirtschaft f\u00fcr menschliche Systeme effektiv dasselbe tun und dass unsere bisherige wirtschaftliche Entwicklung ein Produkt dieses Auswahlprozesses ist.  (Gilliland 1978, S. 101\u2013102)Odum et al.  betrachtete den Satz der maximalen Leistung als ein Prinzip von Auswahl der Reziprozit\u00e4t der Energieeffizienz mit einer breiteren Anwendung als nur Elektronik.  Odum sah es beispielsweise in offenen Systemen, die mit Solarenergie betrieben werden, wie Photovoltaik und Photosynthese (1963, S. 438).  Wie der Satz der maximalen Leistung beruht Odums Aussage \u00fcber das Prinzip der maximalen Leistung auf dem Begriff der “Anpassung”, so dass hochwertige Energie die Leistung durch Anpassen und Verst\u00e4rken der Energie maximiert (1994, S. 262, 541): “in \u00fcberlebenden Entw\u00fcrfen a Es ist wahrscheinlich, dass eine Anpassung von Energie hoher Qualit\u00e4t an gr\u00f6\u00dfere Mengen von Energie niedriger Qualit\u00e4t auftritt “(1994, S. 260).  Wie bei elektronischen Schaltungen ist die resultierende Energieumwandlungsrate bei einem mittleren Wirkungsgrad maximal.  Im Jahr 2006 sagten TT Cai, CL Montague und JS Davis: “Das Maximum-Power-Prinzip ist ein potenzieller Leitfaden zum Verst\u00e4ndnis der Muster und Prozesse der \u00d6kosystementwicklung und -nachhaltigkeit. Das Prinzip sagt die selektive Persistenz von \u00d6kosystemdesigns voraus, die eine zuvor ungenutzte Energie erfassen Quelle.”  (2006, S. 317).  In mehreren Texten gab HT Odum die Atwood-Maschine als praktisches Beispiel f\u00fcr das “Prinzip” maximaler Leistung an.Mathematische Definition[edit]Die mathematische Definition von HT Odum ist formal analog zu der Definition im Artikel \u00fcber den Satz der maximalen Leistung.  (F\u00fcr eine kurze Erkl\u00e4rung von Odums Herangehensweise an die Beziehung zwischen \u00d6kologie und Elektronik siehe \u00d6kologisches Analogon des Ohmschen Gesetzes)Zeitgen\u00f6ssische Ideen[edit]Ob das Prinzip der maximalen Leistungseffizienz als vierter Hauptsatz der Thermodynamik und vierter Grundsatz der Energetik angesehen werden kann oder nicht, ist umstritten.  Dennoch schlug HT Odum auch eine Folge maximaler Leistung als Organisationsprinzip der Evolution vor, die die Evolution von mikrobiologischen Systemen, Wirtschaftssystemen, Planetensystemen und astrophysikalischen Systemen beschreibt.  Er nannte diese Folgerung die maximale Erm\u00e4chtigung Prinzip.  Dies wurde vorgeschlagen, weil, wie SE Jorgensen, MT Brown, HT Odum (2004) bemerken,Maximale Leistung kann missverstanden werden, um Prozessen auf niedriger Ebene Vorrang einzur\u00e4umen.  … Die \u00fcbergeordneten Transformationsprozesse sind jedoch genauso wichtig wie die untergeordneten Prozesse.  … Daher wird Lotkas Prinzip klargestellt, indem es als das Prinzip der Selbstorganisation f\u00fcr das Maximum bezeichnet wird erm\u00e4chtigen. – –p.  18C. Giannantoni hat m\u00f6glicherweise die Dinge verwirrt, als er schrieb: “Das” Maximum-Em-Power-Prinzip “(Lotka-Odum) wird allgemein als” viertes thermodynamisches Prinzip “(haupts\u00e4chlich) angesehen, da es f\u00fcr eine sehr breite Klasse von physikalischen und biologischen Aspekten praktisch g\u00fcltig ist Systeme “(C. Giannantoni 2002, \u00a7 13, S. 155).  Trotzdem hat Giannantoni das Maximum-Em-Power-Prinzip als viertes Prinzip der Thermodynamik vorgeschlagen (Giannantoni 2006).Die vorangegangene Diskussion ist unvollst\u00e4ndig.  Die “maximale Leistung” wurde mehrmals unabh\u00e4ngig voneinander in Physik und Technik entdeckt, siehe: Novikov (1957), El-Wakil (1962) sowie Curzon und Ahlborn (1975).  Gyftopoulos (2002) hat gezeigt, dass diese Analyse und die Schlussfolgerungen zur Designentwicklung falsch sind.Siehe auch[edit]Verweise[edit]TT Cai, CL Montague und JS Davis (2006) ‘Das Maximum-Power-Prinzip: Eine empirische Untersuchung’, \u00d6kologische Modellierung, Band 190, Ausgaben 3\u20134, Seiten 317\u2013335GQ Chen (2006) ‘Exergieknappheit und \u00f6kologische Bewertung basierend auf verk\u00f6rperter Exergie’, Kommunikation in nichtlinearer Wissenschaft und numerischer Simulation, Band 11, Ausgabe 4, Juli, Seiten 531\u2013552.R. Costanza, JHCumberland, HEDaly, R. 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Proc Natl Acad Sci, 8, S. 151\u20134.HTOdum (1963) ‘Grenzen entfernter \u00d6kosysteme, die den Menschen enthalten’, Der amerikanische BiologielehrerBand 25, Nr. 6, S. 429\u2013443.HTOdum (1970) Energiewerte von Wasserquellen.  in der 19. Southern Water Resources and Pollution Control Conference.HTOdum (1978) “Energiequalit\u00e4t und Umwelt”, in MWGilliland ed.  (1978) Energieanalyse: Ein neues Instrument f\u00fcr die \u00f6ffentliche Ordnung, AAA Selected Symposia Series, Westview Press, Boulder, Colorado.HTOdum (1994) \u00d6kologische und allgemeine Systeme: Eine Einf\u00fchrung in die System\u00f6kologie, Colorado University Press.HTOdum (1995) “Selbstorganisation und maximale Erm\u00e4chtigung”, in CASHall (Hrsg.) Maximale Leistung: Die Ideen und Anwendungen von HTOdum, Colorado University Press, Colorado.HTOdum und RCPinkerton (1955) ‘Zeitregler: Der optimale Wirkungsgrad f\u00fcr maximale Leistung in physikalischen und biologischen Systemen’, Am.  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