Jaka jest druga zasada termodynamiki?

Trzy prawa termodynamiki rządzą przenoszeniem i zachowaniem całej materii i energii we wszechświecie, jak powszechnie rozumie to nauka. Podsumowując, pierwsze prawo mówi, że ilość energii i ciepła w zamkniętym układzie pozostaje stała; z systemu nie może pochodzić więcej energii niż zostało do niego włożone. Jest to związane z prawem zachowania energii, które stwierdza, że ​​materii i energii nie można tworzyć ani niszczyć. Drugie prawo termodynamiki jest jednym z najważniejszych podstaw przyrody, odpowiedzialnym za strzałkę czasu i nieodwracalność przyrody.

Bez względu na to, jak idealny może się wydawać system, nie ma czegoś takiego jak idealny system. Część energii, elektrycznej, cieplnej lub mechanicznej, zostanie utracona na skutek tarcia i zamieniana w ciepło odpadowe. Oznacza to, że z czasem całkowita energia systemu stopniowo będzie zbliżać się do zera, chyba że zostanie dodana energia zewnętrzna. Ilość entropii lub zaburzenia w układzie zbliży się do maksimum, co oznacza, że ​​nie można wykonać żadnej użytecznej pracy w systemie lub przez system, ponieważ jego cząsteczki i cząstki są zbyt zdezorganizowane. Druga zasada termodynamiki głosi, że systemy mają tendencję do nieporządku z bardziej uporządkowanego stanu; kostka lodu w szklance wody stopi się i lekko ogrzeje otaczającą wodę, doprowadzając oba systemy do równowagi.

Druga zasada termodynamiki zastępuje pierwszą zasadę; tam, gdzie pierwsze prawo mówi, że energia wyjściowa nigdy nie może przekroczyć energii wejściowej, drugie prawo mówi, że energia wyjściowa nigdy nie może być równa energii wejściowej ze względu na stałą utratę energii i tendencję systemów do zbliżania się do równowagi. Im mniej energii ma system, tym więcej entropii jest obecnych, ponieważ potrzeba energii do przywrócenia porządku i zmniejszenia całkowitej entropii. Kiedy energia w układzie osiąga równowagę, entropia osiąga maksimum. Na przykład, chociaż filiżanka ciepłej wody ochłodzi się naturalnie, potrzeba stałego dostarczania energii cieplnej, aby utrzymać wodę w cieplejszej temperaturze.

Kosmolodzy sięgają do drugiego prawa termodynamiki, aby tworzyć teorie o ostatecznym losie wszechświata. Najczęstszą teorią jest to, że ponieważ sam wszechświat jest zamkniętym układem termodynamicznym, jego entropia zbliży się maksymalnie, gdy gwiazdy wypalą się i staną się czarnymi dziurami. W końcu wyparują one po 100 trylionach lat, pozostawiając wszechświat jako sterylizowaną pustkę na resztę wieczności, wykluczając fluktuacje kwantowe.