กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์คืออะไร?

กฎสามข้อของอุณหพลศาสตร์ควบคุมการถ่ายโอนและพฤติกรรมของสสารและพลังงานในจักรวาลตามที่วิทยาศาสตร์ทั่วไปเข้าใจ สรุปกฎหมายฉบับแรกระบุว่าปริมาณพลังงานและความร้อนในระบบปิดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ไม่มีพลังงานมาจากระบบมากกว่าที่ใส่เข้าไป ความสัมพันธ์นี้กับกฎการอนุรักษ์พลังงานซึ่งระบุว่าเรื่องและพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็นหนึ่งในการหนุนที่สำคัญที่สุดของธรรมชาติรับผิดชอบลูกศรของเวลาและการย้อนกลับของธรรมชาติ

ไม่ว่าระบบในอุดมคติจะเป็นไปได้อย่างไรก็ไม่มีระบบที่สมบูรณ์แบบ พลังงานบางส่วนไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้าความร้อนหรือเชิงกลจะสูญเสียความเสียดทานและเปลี่ยนเป็นความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งหมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไปพลังงานทั้งหมดของระบบจะค่อยๆเข้าใกล้ศูนย์จนกว่าจะมีการเพิ่มพลังงานจากภายนอก ปริมาณของเอนโทรปีหรือความผิดปกติในระบบจะเข้าใกล้มากที่สุดซึ่งหมายความว่าไม่มีประโยชน์ในการทำงานหรือระบบเพราะโมเลกุลและอนุภาคของมันไม่เป็นระเบียบมากเกินไป กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ถือว่าระบบมีแนวโน้มไปสู่ความไม่เป็นระเบียบจากรัฐที่มีคำสั่งมากขึ้น ก้อนน้ำแข็งในแก้วน้ำจะละลายและทำให้น้ำอุ่นโดยรอบเล็กน้อยทำให้ทั้งสองระบบอยู่ในสภาวะสมดุล

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะแทนที่กฎข้อที่หนึ่ง ที่กฎข้อแรกถือเอาท์พุทพลังงานที่ไม่สามารถเกินอินพุตพลังงานกฎหมายที่สองถือว่าการส่งออกพลังงานไม่สามารถป้อนพลังงานเท่ากันเนื่องจากการสูญเสียพลังงานคงที่และแนวโน้มสำหรับระบบที่จะเข้าใกล้สมดุล พลังงานน้อยกว่าที่ระบบมีอยู่ทำให้เอนโทรปีมีมากขึ้นเนื่องจากใช้พลังงานในการคืนค่าลำดับและลดปริมาณเอนโทรปีทั้งหมด เมื่อพลังงานภายในระบบถึงสมดุลเอนโทรปีจะมีค่าสูงสุด ตัวอย่างเช่นแม้ว่าน้ำอุ่นหนึ่งถ้วยจะเย็นลงตามธรรมชาติ แต่ก็ต้องใช้พลังงานความร้อนคงที่เพื่อให้น้ำอยู่ในอุณหภูมิที่อุ่นขึ้น

นักจักรวาลวิทยามองไปที่กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เพื่อสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับชะตากรรมในที่สุดของจักรวาล ทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุดคือเพราะจักรวาลเองนั้นเป็นระบบเทอร์โมไดนามิกส์แบบปิดเอนโทรปีของมันจะเข้าใกล้มากที่สุดเมื่อดาวฤกษ์ไหม้และกลายเป็นหลุมดำ ในที่สุดสิ่งเหล่านี้จะระเหยไปหลังจากผ่านไป 100 ล้านล้านปีทำให้จักรวาลกลายเป็นโมฆะที่ผ่านการฆ่าเชื้อตลอดเวลาที่เหลืออยู่ชั่วนิรันดร์