Druhá termodynamická veta
Druhý termodynamický zákon hovorí, že keď sa energia mení z jednej formy na druhú alebo sa hmota voľne pohybuje, entropia (neporiadok) v uzavretom systéme sa zvyšuje.
Rozdiely v teplote, tlaku a hustote sa po určitom čase horizontálne vyrovnajú. V dôsledku gravitačnej sily sa hustota a tlak vertikálne nevyrovnávajú. Hustota a tlak na dne budú väčšie ako na vrchu.
Entropia je mierou šírenia hmoty a energie všade, kam majú prístup.
Najbežnejšie znenie druhého termodynamického zákona je v podstate zásluhou Rudolfa Clausia:
Inými slovami, všetko sa snaží udržať rovnakú teplotu v priebehu času.
Existuje mnoho výrokov druhého zákona, ktoré používajú rôzne termíny, ale všetky znamenajú to isté. Ďalší Clausiov výrok znie:
Teplo nemôže samo o sebe prechádzať z chladnejšieho telesa na teplejšie.
Rovnaký výrok lorda Kelvina znie:
Premena, ktorej jediným konečným výsledkom je premena tepla získaného zo zdroja pri konštantnej teplote na prácu, je nemožná.
Druhý zákon platí len pre veľké systémy. Druhý zákon sa týka pravdepodobného správania systému, do ktorého sa nedostáva žiadna energia ani hmota. Čím väčší je systém, tým je pravdepodobnejšie, že druhý zákon bude platiť.
Jednoduchá štylizovaná schéma parno-kompresného chladiaceho cyklu tepelného čerpadla: 1) kondenzátor, 2) expanzný ventil, 3) výparník, 4) kompresor.
Prehľad
Vo všeobecnom zmysle druhý zákon hovorí, že teplotné rozdiely medzi systémami, ktoré sú vo vzájomnom kontakte, majú tendenciu vyrovnávať sa a že z týchto nerovnovážnych rozdielov možno získať prácu, ale že pri práci dochádza k strate tepelnej energie a entropia sa zvyšuje. Rozdiely v tlaku, hustote a teplote v izolovanom systéme majú tendenciu vyrovnať sa, ak je na to príležitosť; hustota a tlak, ale nie teplota, sú ovplyvnené gravitáciou. Tepelný motor je mechanické zariadenie, ktoré poskytuje užitočnú prácu z rozdielu teplôt dvoch telies.
Citáty
| “ | Zákon, že entropia sa vždy zvyšuje, má podľa mňa najvyššie postavenie medzi prírodnými zákonmi. Ak vás niekto upozorní, že vaša obľúbená teória vesmíru je v rozpore s Maxwellovými rovnicami - tým horšie pre Maxwellove rovnice. Ak sa zistí, že sú v rozpore s pozorovaním - nuž, títo experimentátori občas niečo zbabrú. Ale ak sa zistí, že vaša teória je v rozpore s druhým zákonom termodynamiky, nemôžem vám dať žiadnu nádej; nezostáva jej nič iné, len sa zrútiť v najhlbšom ponížení. | ” |
Sir Arthur Stanley Eddington, Príroda fyzikálneho sveta (1927)
| “ | Tendencia zvyšovania entropie v izolovaných systémoch je vyjadrená v druhom termodynamickom zákone - azda najpesimistickejšej a najamorálnejšej formulácii v celom ľudskom myslení. | ” |
--Greg Hill a Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| “ | Existuje takmer toľko formulácií druhého zákona, koľko sa o ňom diskutovalo. | ” |
Filozof / fyzik P. W. Bridgman, (1941)
Rôzne
- Flanders a Swann vytvorili zhudobnenie druhého termodynamického zákona s názvom "Prvý a druhý zákon.
- Ekonóm Nicholas Georgescu-Roegen poukázal na význam zákona entropie v oblasti ekonómie (pozri jeho prácu The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je druhý zákon termodynamiky?
Odpoveď: Druhý zákon termodynamiky hovorí, že keď sa energia mení z jednej formy na druhú alebo sa hmota voľne pohybuje, entropia (neporiadok) v uzavretom systéme sa zvyšuje.
Otázka: Čo má tendenciu sa v priebehu času horizontálne vyrovnávať?
Odpoveď: Rozdiely v teplote, tlaku a hustote majú tendenciu sa po určitom čase horizontálne vyrovnať.
Otázka: Prečo sa hustota a tlak nevyrovnávajú vertikálne?
Odpoveď: V dôsledku gravitačnej sily sa hustota a tlak nevyrovnávajú vertikálne. Hustota a tlak na spodku budú väčšie ako na vrchu.
Otázka: Čo je entropia?
Odpoveď: Entropia je miera šírenia hmoty a energie všade, kam majú prístup.
Otázka: Aké je najčastejšie znenie druhého termodynamického zákona?
Odpoveď: Najbežnejšia formulácia druhého termodynamického zákona je v podstate zásluhou Rudolfa Clausia: Všetko sa snaží udržať rovnakú teplotu v priebehu času.
Otázka: Aký je ďalší Clausiov výrok týkajúci sa druhého termodynamického zákona?
Odpoveď: Ďalším Clausiovým výrokom je, že teplo nemôže samo od seba prechádzať z chladnejšieho telesa na teplejšie.
Otázka: Na aký druh systému sa vzťahuje druhý termodynamický zákon?
Odpoveď: Druhý termodynamický zákon sa vzťahuje len na veľké systémy, do ktorých sa nedostáva energia ani hmota. Čím väčší je systém, tým je pravdepodobnejšie, že druhý zákon bude platiť.
