Jaký je druhý zákon termodynamiky?

Tři termodynamické zákony řídí přenos a chování ve všech hmotách a energii ve vesmíru, jak tomu věda běžně chápe. Shrnutý, první zákon uvádí, že množství energie a tepla v uzavřeném systému zůstává konstantní; Ze systému nemůže pocházet žádná energie, než bylo vloženo. To se váže na zákon zachování energie, který uvádí, že záleží a energie nelze vytvořit nebo zničit. Druhým zákonem o termodynamice je jedním z nejdůležitějších základu přírody, zodpovědný za Time's Arrow a nevratnost přírody.

Bez ohledu na to, jak ideální systém se může zdát, neexistuje nic jako dokonalý systém. Nějaká energie, ať už elektrická, tepelná nebo mechanická, bude ztracena třením a přeměnou na odpadní teplo. To znamená, že v průběhu času se celková energie systému postupně přiblíží k nule, pokud nebude přidána vnější energie. Množství entropie nebo poruchy v systému se přiblíží k maximum, což znamená, že žádná užitečná práce nemůžebýt prováděn v systému nebo podle systému, protože jeho molekuly a částice jsou příliš dezorganizované. Druhý termodynamický zákon tvrdí, že systémy mají tendenci k poruchám z více uspořádaného stavu; Kostka na led ve sklenici vody se lehce roztaví a zahřeje okolní vodu, čímž se dva systémy postaví do rovnováhy.

Druhý zákon termodynamiky přepíše první zákon; Pokud první zákon má, že energetický výstup nikdy nemůže překročit vstup energie, druhý zákon tvrdí, že energetický výkon se nikdy nemůže vyrovnat vstupu energie v důsledku konstantní ztráty energie a tendenci systémů přistupovat k rovnováze. Čím méně energie má systém, tím více entropie je přítomna, protože to vyžaduje energii k obnovení pořadí a snížení celkové entropie. Když energie v systému dosáhne rovnováhy, je entropie maximální. Například, ačkoli šálek teplé vody se přirozeně vychladne, vyžaduje neustálé aplikaci teplaenergie pro udržení vody na teplejší teplotě.

Kosmologové se dívají na druhý zákon termodynamiky, aby vytvořili teorie o případném osudu vesmíru. Nejběžnější teorií je, že protože samotný vesmír je uzavřený termodynamický systém, jeho entropie se přiblíží k maximum, jak hvězdy vyhoří a stanou se černé díry. Ty se nakonec po 100 bilionu let odpařují, takže vesmír ponechá po zbytek věčnosti sterilizovanou prázdnotu, což vylučuje kvantové fluktuace.