Druhý termodynamický zákon
Druhý termodynamický zákon říká, že když se energie mění z jedné formy na jinou nebo se hmota volně pohybuje, entropie (neuspořádanost) v uzavřeném systému se zvyšuje.
Rozdíly v teplotě, tlaku a hustotě se po určité době horizontálně vyrovnají. Vzhledem ke gravitační síle se hustota a tlak ve svislém směru nevyrovnávají. Hustota a tlak na dně budou větší než nahoře.
Entropie je mírou šíření hmoty a energie všude, kam mají přístup.
Nejběžnější formulace druhého termodynamického zákona je v podstatě dílem Rudolfa Clausia:
Jinými slovy, vše se snaží udržet stejnou teplotu po celou dobu.
Existuje mnoho výroků druhého zákona, které používají různé termíny, ale všechny znamenají totéž. Další Clausiův výrok zní:
Teplo samo o sobě nemůže přecházet z chladnějšího tělesa na teplejší.
Obdobný výrok lorda Kelvina zní:
Přeměna, jejímž jediným konečným výsledkem je přeměna tepla získaného ze zdroje při konstantní teplotě na práci, je nemožná.
Druhý zákon platí pouze pro velké systémy. Druhý zákon se týká pravděpodobného chování systému, do kterého se nedostává žádná energie ani hmota. Čím větší je systém, tím pravděpodobněji bude druhý zákon platit.
Jednoduché stylizované schéma chladicího cyklu tepelného čerpadla s kompresí páry: 1) kondenzátor, 2) expanzní ventil, 3) výparník, 4) kompresor.
Přehled
V obecném smyslu druhý zákon říká, že teplotní rozdíly mezi vzájemně se dotýkajícími systémy mají tendenci se vyrovnávat a že z těchto nerovnovážných rozdílů lze získat práci, ale že při práci dochází ke ztrátě tepelné energie a zvyšuje se entropie. Rozdíly tlaku, hustoty a teploty v izolované soustavě mají tendenci se vyrovnávat, pokud je k tomu dána příležitost; hustota a tlak, ale ne teplota, jsou ovlivněny gravitací. Tepelný motor je mechanické zařízení, které poskytuje užitečnou práci z rozdílu teplot dvou těles.
Citace
| “ | Zákon, že entropie vždy roste, má podle mého názoru mezi přírodními zákony nejvyšší postavení. Pokud vás někdo upozorní, že vaše oblíbená teorie vesmíru je v rozporu s Maxwellovými rovnicemi - tím hůře pro Maxwellovy rovnice. Pokud se zjistí, že jsou v rozporu s pozorováním - no, tihle experimentátoři občas něco zpackali. Ale pokud se zjistí, že vaše teorie je v rozporu s druhým termodynamickým zákonem, nemohu vám dát žádnou naději; nezbude vám nic jiného než se zhroutit v nejhlubším ponížení. | ” |
-Sir Arthur Stanley Eddington, Příroda fyzikálního světa (1927)
| “ | Tendence k růstu entropie v izolovaných systémech je vyjádřena druhým termodynamickým zákonem - snad nejpesimističtější a nejamorálnější formulací v celém lidském myšlení. | ” |
--Greg Hill a Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| “ | Existuje téměř tolik formulací druhého zákona, kolik se o něm vedlo diskusí. | ” |
Filozof / fyzik P. W. Bridgman, (1941)
Různé
- Flanders a Swann vytvořili zhudebnění druhého termodynamického zákona s názvem "První a druhý zákon.
- Ekonom Nicholas Georgescu-Roegen ukázal význam zákona entropie v oblasti ekonomie (viz jeho práce The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je druhý termodynamický zákon?
Odpověď: Druhý termodynamický zákon říká, že když se energie mění z jedné formy na druhou nebo se hmota volně pohybuje, entropie (neuspořádanost) v uzavřeném systému se zvyšuje.
Otázka: Co má tendenci se v průběhu času horizontálně vyrovnávat?
Odpověď: Rozdíly v teplotě, tlaku a hustotě mají tendenci se po určité době horizontálně vyrovnávat.
Otázka: Proč se hustota a tlak nevyrovnávají vertikálně?
Odpověď: Kvůli gravitační síle se hustota a tlak nevyrovnávají vertikálně. Hustota a tlak dole budou větší než nahoře.
Otázka: Co je to entropie?
Odpověď: Entropie je míra šíření hmoty a energie všude, kam mají přístup.
Otázka: Jaká je nejčastější formulace druhého termodynamického zákona?
Odpověď: Nejběžnější formulace druhého termodynamického zákona je v podstatě zásluhou Rudolfa Clausia: Vše se snaží udržet stejnou teplotu v čase.
Otázka: Jaký je další Clausiův výrok týkající se druhého termodynamického zákona?
Odpověď: Dalším Clausiovým výrokem je, že teplo nemůže samo o sobě přecházet z chladnějšího tělesa na teplejší.
Otázka: Na jaký druh soustavy se vztahuje druhý termodynamický zákon?
Odpověď: Druhý termodynamický zákon se vztahuje pouze na velké systémy, do kterých se nedostává žádná energie ani hmota. Čím větší je systém, tím spíše bude druhý zákon platit.
