מה קובע החוק השני של התרמודינמיקה?

תשובה:

ישנן הצהרות שונות הקשורות לחוק השני של התרמודינמיקה. כולם היו שווי ערך מבחינה הגיונית. ההצהרה ההגיונית ביותר היא זו של עלייה באנטרופיה.

לכן, הרשו לי להציג את ההצהרות האחרות האחרות של אותו חוק.

הצהרתו של קלווין פלאנק -

אין תהליך מחזורי אפשרי שתוצאתו היחידה היא המרה מלאה של חום לכמות שווה של עבודה.

הצהרת קלאוזיוס -

אין תהליך מחזורי אפשרי אשר ההשפעה היחידה תהיה העברת חום מגוף קר לגוף חם.

הסבר:

כל התהליכים הבלתי הפיכים (הטבעיים והספונטניים) מתאפיינים בכך שהאנטרופיה תמיד עולה בתהליכים כאלה.

החוק השני של התרמודינמיקה הגיוני אומר כי האנטרופיה תמיד נוטה להגדיל.

מערכת פיזית תמשיך תמיד למצב של אנטרופיה מקסימלית.

במילים אחרות, החוק השני מציין את כיוון האבולוציה של תהליך טבעי.

למערכות הטבעיות יש תמיד נטייה למקסם את האנטרופיה שלהן.

וזה מה שהחוק השני עוסק בו.

שקול למשל, העברת חום מגוף אחד למשנהו במגע עקב הפרש הטמפרטורה.

החום תמיד זורם מגוף חם יותר אל גוף קר יותר באופן ספונטני. אבל, אף אחד מעולם לא הבחין בהעברה ספונטנית של חום מגוף קר לגוף חם יותר.

למרות שתופעה כזו מותרת על פי החוק הראשון, תהליכים כאלה לעולם אינם מתרחשים באופן טבעי. זאת תמצית החוק השני.

החום מועבר מגוף חם לגוף קר יותר, משום שהוא מלווה בעליית אנטרופיה, אך השיחות לעולם אינן מתרחשות משום שככזה נדרשת האנטרופיה של המערכת.

זה מה שהצהרת קלאוזיוס.

ייתכן כי הוכח כי כל הצהרות של החוק השני הם שווים לחלוטין מסתובב סביב אותו רעיון מרכזי של עליית האנטרופיה.

יצוין, כי העברת חום מגוף קר לגוף חם יותר (כמו במקרר או במזגן). החוק השני קובע כי תהליך כזה הוא לא ספונטני וטבעי. על מנת שהתהליך יתבצע, נדרשת עבודה חיצונית.