A termodinamika második főtétele
A termodinamika második törvénye kimondja, hogy amikor az energia egyik formából egy másik formába változik, vagy az anyag szabadon mozog, az entrópia (rendezetlenség) egy zárt rendszerben növekszik.
A hőmérséklet, a nyomás és a sűrűség különbségei egy idő után vízszintesen kiegyenlítődnek. A gravitációs erő miatt a sűrűség és a nyomás függőlegesen nem egyenlítődik ki. A sűrűség és a nyomás alul nagyobb lesz, mint felül.
Az entrópia az anyag és az energia terjedésének mérőszáma mindenhová, ahová eljutnak.
A termodinamika második törvényének legelterjedtebb megfogalmazása alapvetően Rudolf Clausiusnak köszönhető:
Más szóval, minden megpróbálja ugyanazt a hőmérsékletet fenntartani az idő múlásával.
A második törvénynek számos olyan kijelentése van, amelyek különböző kifejezéseket használnak, de mind ugyanazt jelentik. Clausius egy másik kijelentése a következő:
A hő önmagában nem tud átmenni egy hidegebb testből egy melegebb testbe.
Lord Kelvin ezzel egyenértékű kijelentése a következő:
Lehetetlen olyan átalakítás, amelynek egyetlen végeredménye az állandó hőmérsékletű forrásból kivont hő munkává alakítása.
A második törvény csak nagy rendszerekre vonatkozik. A második törvény egy olyan rendszer valószínű viselkedéséről szól, ahol nem jut be vagy ki energia vagy anyag. Minél nagyobb a rendszer, annál valószínűbb, hogy a második törvény igaz.
A hőszivattyú gőzkompressziós hűtési ciklusának egyszerű stilizált ábrája: 1) kondenzátor, 2) expanziós szelep, 3) elpárologtató, 4) kompresszor.
Áttekintés
Általános értelemben a második törvény azt mondja ki, hogy az egymással érintkező rendszerek közötti hőmérsékletkülönbségek kiegyenlítődnek, és hogy ezekből a nem egyensúlyi különbségekből munka nyerhető, de a munka végzése és az entrópia növekedése esetén hőenergia-veszteség következik be. Egy elszigetelt rendszerben a nyomás-, sűrűség- és hőmérsékletkülönbségek mind kiegyenlítődnek, ha erre lehetőség nyílik; a sűrűséget és a nyomást, de a hőmérsékletet nem befolyásolja a gravitáció. A hőmotor olyan mechanikus eszköz, amely két test hőmérsékletkülönbségéből hasznos munkát biztosít.
Idézetek
| " | A természet törvényei között szerintem az entrópia növekedésének törvénye a legfőbb helyet foglalja el. Ha valaki rámutat arra, hogy az ön kedvenc világegyetem-elmélete nem egyezik a Maxwell-egyenletekkel - akkor annál rosszabb a Maxwell-egyenletek számára. Ha a megfigyelések ellentmondanak neki - nos, ezek a kísérletezők néha tényleg elrontanak dolgokat. De ha az elméletedről kiderül, hogy ellentétes a termodinamika második törvényével, akkor nem tudok reményt adni neked; nincs más hátra, mint hogy a legmélyebb megalázottságban összeomolj. | " |
--Sir Arthur Stanley Eddington, A fizikai világ természete (1927)
| " | Az elszigetelt rendszerekben az entrópia növekedésének tendenciáját a termodinamika második törvénye fejezi ki - talán az emberi gondolkodás legpesszimistább és legamorálisabb megfogalmazása. | " |
--Greg Hill és Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| " | A második törvénynek majdnem annyi megfogalmazása van, ahányan beszéltek róla. | " |
--Filozófus / fizikus P.W. Bridgman, (1941)
Egyéb
- Flanders és Swann elkészítette a termodinamika második törvényének megzenésített változatát "First and Second Law" címmel.
- Nicholas Georgescu-Roegen közgazdász kimutatta az entrópia törvényének jelentőségét a közgazdaságtanban (lásd The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
