Principiul al doilea al termodinamicii
A doua lege a termodinamicii spune că atunci când energia trece de la o formă la alta sau când materia se mișcă liber, entropia (dezordinea) într-un sistem închis crește.
Diferențele de temperatură, presiune și densitate tind să se echilibreze pe orizontală după un timp. Din cauza forței de gravitație, densitatea și presiunea nu se egalizează pe verticală. Densitatea și presiunea în partea de jos vor fi mai mari decât în partea de sus.
Entropia este o măsură a răspândirii materiei și a energiei oriunde au acces.
Cea mai frecventă formulare a celei de-a doua legi a termodinamicii se datorează, în esență, lui Rudolf Clausius:
Cu alte cuvinte, totul încearcă să mențină aceeași temperatură în timp.
Există multe declarații ale celei de-a doua legi care folosesc termeni diferiți, dar toate au același înțeles. O altă afirmație a lui Clausius este:
Căldura nu poate trece de la un corp mai rece la unul mai cald.
O declarație echivalentă a lui Lord Kelvin este:
O transformare al cărei unic rezultat final este transformarea căldurii, extrasă dintr-o sursă la temperatură constantă, în muncă, este imposibilă.
Cea de-a doua lege se aplică numai la sistemele mari. A doua lege se referă la comportamentul probabil al unui sistem în care nu intră sau iese energie sau materie. Cu cât sistemul este mai mare, cu atât este mai probabil ca a doua lege să fie adevărată.
O diagramă simplă și stilizată a ciclului de refrigerare cu compresie de vapori al unei pompe de căldură: 1) condensator, 2) supapă de expansiune, 3) evaporator, 4) compresor.
Prezentare generală
În sens general, a doua lege spune că diferențele de temperatură dintre sistemele aflate în contact unele cu altele tind să se echilibreze și că se poate obține muncă din aceste diferențe de neechilibru, dar că, atunci când se efectuează muncă și crește entropia, are loc o pierdere de energie termică. Diferențele de presiune, densitate și temperatură într-un sistem izolat, toate tind să se egalizeze dacă li se oferă posibilitatea; densitatea și presiunea, dar nu și temperatura, sunt afectate de gravitație. Un motor termic este un dispozitiv mecanic care furnizează muncă utilă din diferența de temperatură a două corpuri.
Citate
| " | Legea conform căreia entropia crește întotdeauna deține, cred, poziția supremă printre legile naturii. Dacă cineva îți atrage atenția că teoria ta preferată despre univers este în dezacord cu ecuațiile lui Maxwell, atunci cu atât mai rău pentru ecuațiile lui Maxwell. Dacă se descoperă că este contrazisă de observații - ei bine, acești experimentaliști fac câte o gafă uneori. Dar dacă se constată că teoria dumneavoastră este în contradicție cu cea de-a doua lege a termodinamicii, nu vă pot da nicio speranță; nu vă rămâne decât să vă prăbușiți în cea mai profundă umilință. | " |
--Sir Arthur Stanley Eddington, The Nature of the Physical World (1927)
| " | Tendința entropiei de a crește în sistemele izolate este exprimată în cea de-a doua lege a termodinamicii - probabil cea mai pesimistă și amorală formulare din întreaga gândire umană. | " |
--Greg Hill și Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| " | Există aproape la fel de multe formulări ale celei de-a doua legi ca și discuții despre aceasta. | " |
--Filozof / Fizicianul P.W. Bridgman, (1941)
Diverse
- Flanders și Swann au realizat o adaptare muzicală a celei de-a doua legi a termodinamicii, intitulată "First and Second Law.
- Economistul Nicholas Georgescu-Roegen a arătat semnificația legii entropiei în domeniul economiei (vezi lucrarea sa The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este a doua lege a termodinamicii?
R: A doua lege a termodinamicii afirmă că atunci când energia trece de la o formă la alta sau când materia se mișcă liber, entropia (dezordinea) într-un sistem închis crește.
Î: Ce tinde să se uniformizeze pe orizontală în timp?
R: Diferențele de temperatură, presiune și densitate tind să se echilibreze pe orizontală după un timp.
Î: De ce densitatea și presiunea nu se egalizează pe verticală?
R: Din cauza forței de gravitație, densitatea și presiunea nu se egalizează pe verticală. Densitatea și presiunea în partea de jos vor fi mai mari decât în partea de sus.
Î: Ce este entropia?
R: Entropia este o măsură a răspândirii materiei și a energiei oriunde au acces.
Î: Care este cea mai frecventă formulare a celei de-a doua legi a termodinamicii?
R: Cea mai frecventă formulare pentru cea de-a doua lege a termodinamicii se datorează în esență lui Rudolf Clausius: totul încearcă să mențină aceeași temperatură în timp.
Î: Care este o altă afirmație a lui Clausius cu privire la a doua lege a termodinamicii?
R: O altă afirmație a lui Clausius este că căldura nu poate trece de la un corp mai rece la unul mai cald.
Î: La ce tip de sistem se aplică a doua lege a termodinamicii?
R: A doua lege a termodinamicii se aplică numai sistemelor mari, în care nu intră sau iese energie sau materie. Cu cât sistemul este mai mare, cu atât este mai probabil ca cea de-a doua lege să fie adevărată.
