Termodünaamika teine seadus
Termodünaamika teine seadus ütleb, et kui energia muutub ühest vormist teise või aine liigub vabalt, suureneb suletud süsteemis entroopia (korrastamatus).
Temperatuuri, rõhu ja tiheduse erinevused kipuvad mõne aja pärast horisontaalselt tasanduma. Gravitatsioonijõu tõttu ei tasandu tihedus ja rõhk vertikaalselt. Tiheus ja rõhk on altpoolt suurem kui ülaltpoolt.
Entroopia on aine ja energia leviku mõõt, kuhu iganes neil on juurdepääs.
Termodünaamika teise seaduse kõige tavalisem sõnastus tuleneb peamiselt Rudolf Clausiusest:
Teisisõnu, kõik püüab säilitada sama temperatuuri aja jooksul.
Teise seaduse kohta on palju avaldusi, milles kasutatakse erinevaid mõisteid, kuid kõik tähendavad sama asja. Teine Clausiuse väide on järgmine:
Soojus ei saa iseenesest liikuda külmemast kehast kuumemasse.
Lord Kelvini samaväärne avaldus on järgmine:
Ümberkujundamine, mille ainus lõpptulemus on konstantsel temperatuuril allikast võetud soojuse muundamine tööks, on võimatu.
Teine seadus kehtib ainult suurte süsteemide puhul. Teine seadus käsitleb sellise süsteemi tõenäolist käitumist, kus energiat või ainet ei pääse sisse ega välja. Mida suurem on süsteem, seda tõenäolisemalt kehtib teine seadus.
Soojuspumba aurukompressiooniga jahutustsükli lihtne stiliseeritud skeem: 1) kondensaator, 2) paisumisventiil, 3) aurusti, 4) kompressor.
Ülevaade
Üldises mõttes ütleb teine seadus, et temperatuurierinevused omavahel kokkupuutuvate süsteemide vahel kipuvad tasanduma ja et nendest mitte-tasakaalulistest erinevustest saab tööd, kuid töö tegemisel ja entroopia suurenemisel tekib soojusenergia kadu. Rõhu, tiheduse ja temperatuuri erinevused isoleeritud süsteemis kipuvad kõik tasanduma, kui selleks on võimalus; tihedust ja rõhku, kuid mitte temperatuuri, mõjutab gravitatsioon. Soojusmootor on mehaaniline seade, mis annab kasuliku töö kahe keha temperatuurierinevusest.
Tsitaadid
| “ | Seadus, et entroopia suureneb alati, on minu arvates loodusseaduste seas ülimalt tähtis. Kui keegi osutab teile, et teie lemmikteooria universumi kohta ei ole kooskõlas Maxwelli võrranditega - siis seda hullem on Maxwelli võrrandid. Kui aga avastatakse, et see on vastuolus vaatlustega - noh, need eksperimentaatorid teevad mõnikord viga. Aga kui teie teooria osutub vastuolus olevaks termodünaamika teise seadusega, siis ei saa ma teile mingit lootust anda; ei jää muud üle, kui sügavas alanduses kokku variseda. | ” |
--Sir Arthur Stanley Eddington, Füüsikalise maailma olemus (1927)
| “ | Entroopia suurenemise tendentsi isoleeritud süsteemides väljendab termodünaamika teine seadus - ehk kõige pessimistlikum ja amoraalsem formuleering kogu inimliku mõtteviisi jooksul. | ” |
--Greg Hill ja Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| “ | Teise seaduse sõnastusi on peaaegu sama palju, kui on olnud arutelusid selle üle. | ” |
--filosoof/füüsik P.W. Bridgman, (1941)
Muu
- Flanders ja Swann esitasid termodünaamika teise seaduse avalduse muusikasse, mis kannab pealkirja "Esimene ja teine seadus.
- Majandusteadlane Nicholas Georgescu-Roegen näitas entroopia seaduse tähtsust majandusteaduses (vt tema teos The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Küsimused ja vastused
K: Mis on termodünaamika teine seadus?
V: Termodünaamika teine seadus sätestab, et kui energia muutub ühest vormist teise või aine liigub vabalt, suureneb suletud süsteemis entroopia (korrastamatus).
K: Mis kipub aja jooksul horisontaalselt tasanduma?
V: Temperatuuri, rõhu ja tiheduse erinevused kipuvad mõne aja pärast horisontaalselt tasanduma.
K: Miks ei tasandu tihedus ja rõhk vertikaalselt?
V: Gravitatsioonijõu tõttu ei tasandu tihedus ja rõhk vertikaalselt. Tiheus ja rõhk on altpoolt suurem kui ülaltpoolt.
K: Mis on entroopia?
V: Entroopia on aine ja energia leviku mõõtmine kõikjale, kuhu neil on juurdepääs.
K: Milline on termodünaamika teise seaduse kõige tavalisem sõnastus?
V: Termodünaamika teise seaduse kõige tavalisem sõnastus tuleneb sisuliselt Rudolf Clausiusest: kõik püüab aja jooksul säilitada sama temperatuuri.
K: Milline on veel üks Clausiuse väide termodünaamika teise seaduse kohta?
V: Teine Clausiuse väide on, et soojus ei saa iseenesest minna külmemast kehast kuumemasse.
K: Millise süsteemi suhtes kehtib termodünaamika teine seadus?
V: Termodünaamika teine seadus kehtib ainult suurte süsteemide suhtes, kus energiat või ainet ei pääse sisse ega välja. Mida suurem on süsteem, seda tõenäolisemalt kehtib teine seadus.
