熱力学の第二法則とは何ですか？

科学が一般的に理解しているように、熱力学の3つの法則は、宇宙のすべての物質とエネルギーの移動と挙動を支配します。 要約すると、最初の法則は、閉じたシステムのエネルギーと熱の量は一定のままであることを示しています。 システムに投入されたエネルギー以上のエネルギーはシステムから得られません。 これは、エネルギーの保存の法則と結びついており、物質とエネルギーは創造も破壊もできないと述べています。 熱力学の第二法則は、時間の矢と自然の不可逆性の原因となる、自然の最も重要な基盤の1つです。

どんなに理想的なシステムであっても、完璧なシステムというものはありません。 電気、熱、機械のいずれのエネルギーでも、摩擦により失われ、廃熱に変換されます。 これは、外部エネルギーが追加されない限り、システムの総エネルギーが徐々にゼロに近づくことを意味します。 システムのエントロピーまたは無秩序の量は最大に近づきます。つまり、その分子と粒子があまりにも乱れているため、システム内またはシステムで有用な作業を行うことができません。 熱力学の第2の法則は、システムがより秩序だった状態から無秩序になる傾向があることを保持しています。 コップ1杯の水の中の角氷は周囲の水をわずかに溶かして温め、2つのシステムを平衡状態にします。

熱力学の2番目の法則は、最初の法則をオーバーライドします。 最初の法則では、エネルギー出力はエネルギー入力を超えることはできないとしていますが、2番目の法則では、エネルギーの絶え間ない損失とシステムが平衡に近づく傾向があるため、エネルギー出力がエネルギー入力と等しくなることはありません システムのエネルギーが少ないほど、エントロピーが多くなります。これは、エネルギーが秩序を回復し、全体のエントロピーを減少させるためです。 システム内のエネルギーが平衡に達すると、エントロピーが最大になります。 たとえば、1杯の温水は自然に冷却されますが、水を温かい温度に保つには熱エネルギーを絶えず加える必要があります。

宇宙論者は、熱力学の第二法則に注目して、宇宙の最終的な運命に関する理論を作成します。 最も一般的な理論は、宇宙自体が閉じた熱力学系であるため、星が燃え尽きてブラックホールになると、エントロピーが最大に近づくというものです。 これらは、100兆年後に最終的に蒸発し、量子ゆらぎを除いて、宇宙を残りの永遠の滅菌された空隙として残します。