Co je druhý termodynamický zákon?

Tři zákony termodynamiky řídí přenos a chování veškeré hmoty a energie ve vesmíru, jak to věda běžně chápe. Shrnuto, první zákon uvádí, že množství energie a tepla v uzavřeném systému zůstává konstantní; ze systému nemůže přijít více energie, než do něj bylo vloženo. To souvisí se zákonem o zachování energie, který stanoví, že hmotu a energii nelze vytvořit ani zničit. Druhý zákon termodynamiky je jedním z nejdůležitějších podpůrných prvků přírody, který je zodpovědný za časový šíp a nevratnost přírody.

Bez ohledu na to, jak ideální se může systém zdát, neexistuje nic jako dokonalý systém. Nějaká energie, ať už elektrická, tepelná nebo mechanická, bude ztracena třením a přeměněna na odpadní teplo. To znamená, že v průběhu času se celková energie systému postupně přiblíží k nule, pokud se nepřidá vnější energie. Množství entropie nebo poruchy v systému se přiblíží k maximu, což znamená, že v systému ani v jeho systému nelze provádět žádnou užitečnou práci, protože jeho molekuly a částice jsou příliš zmatené. Druhý zákon termodynamiky si myslí, že systémy inklinují k nepořádku od více uspořádaného stavu; kostka ledu ve sklenici vody roztaví a mírně zahřeje okolní vodu a uvede oba systémy do rovnováhy.

Druhý zákon termodynamiky má přednost před prvním zákonem; kde první zákon stanoví, že energetický výstup nemůže nikdy překročit energetický vstup, druhý zákon uvádí, že energetický výstup se nikdy nemůže rovnat energetickému vstupu kvůli konstantní ztrátě energie a tendenci systémů přistupovat k rovnováze. Čím méně energie má systém, tím více entropie je přítomno, protože k obnově pořádku a snížení celkové entropie potřebuje energii. Když energie v systému dosáhne rovnováhy, entropie je na maximu. Například, i když šálek teplé vody přirozeně vychladne, vyžaduje stálou aplikaci tepelné energie, aby se voda udržovala na teplejší teplotě.

Kosmologové se dívají na druhý zákon termodynamiky, aby vytvořili teorie o případném osudu vesmíru. Nejběžnější teorie je taková, že protože samotný vesmír je uzavřený termodynamický systém, jeho entropie se přiblíží maximu, když hvězdy vyhoří a stanou se černými dírami. Ty se nakonec po 100 bilionech roků odpaří a vesmír zůstane jako sterilizovaná prázdnota po zbytek věčnosti, což zabrání kvantovým výkyvům.