Termodynamikkens 2. lov
Termodynamikkens anden lov siger, at når energi skifter fra en form til en anden form, eller når stof bevæger sig frit, øges entropien (uorden) i et lukket system.
Forskelle i temperatur, tryk og massefylde har en tendens til at udjævne sig horisontalt efter et stykke tid. På grund af tyngdekraften udjævnes massefylde og tryk ikke vertikalt. Tætheden og trykket vil være større i bunden end i toppen.
Entropi er et mål for spredningen af stof og energi til alle de steder, hvor de har adgang.
Den mest almindelige formulering af termodynamikkens anden lov skyldes i det væsentlige Rudolf Clausius:
Med andre ord forsøger alting at opretholde den samme temperatur over tid.
Der findes mange forskellige udtryk for den anden lov, som alle har samme betydning, men som alle bruger forskellige udtryk. Et andet udsagn af Clausius er:
Varme kan ikke i sig selv passere fra et koldere til et varmere legeme.
En tilsvarende udtalelse fra Lord Kelvin er:
En omdannelse, hvis eneste slutresultat er at omdanne varme, der udvindes fra en kilde med konstant temperatur, til arbejde, er umulig.
Den anden lov gælder kun for store systemer. Den anden lov handler om den sandsynlige adfærd i et system, hvor der ikke kommer energi eller stof ind eller ud. Jo større systemet er, jo mere sandsynligt er det, at den anden lov vil være sand.
Et simpelt stiliseret diagram af en varmepumpes dampkompressionskølecyklus: 1) kondensator, 2) ekspansionsventil, 3) fordamper, 4) kompressor.
Oversigt
Generelt set siger den anden lov, at temperaturforskelle mellem systemer, der er i kontakt med hinanden, har tendens til at udjævne sig, og at der kan opnås arbejde ud fra disse uligevægtsforskelle, men at der sker tab af termisk energi, når der udføres arbejde, og entropien stiger. Tryk-, massefylde- og temperaturforskelle i et isoleret system har alle en tendens til at udligne sig, hvis de får mulighed for det; massefylde og tryk, men ikke temperatur, påvirkes af tyngdekraften. En varmemotor er en mekanisk anordning, der leverer nyttigt arbejde ud fra forskellen i temperatur mellem to legemer.
Citater
| “ | Loven om, at entropien altid stiger, har efter min mening den højeste position blandt naturlovene. Hvis nogen påpeger over for Dem, at Deres yndlingsteori om universet er i uoverensstemmelse med Maxwells ligninger - så er Maxwells ligninger ikke så meget desto værre. Hvis det viser sig, at den modsiges af observationer - ja, eksperimentalisterne laver nogle gange fejl. Men hvis det viser sig, at Deres teori er i strid med termodynamikkens anden lov, kan jeg ikke give Dem noget håb; der er intet andet for Dem end at bryde sammen i dybeste ydmygelse. | ” |
--Sir Arthur Stanley Eddington, The Nature of the Physical World (1927)
| “ | Tendensen til at entropien stiger i isolerede systemer er udtrykt i termodynamikkens anden lov - måske den mest pessimistiske og amoralske formulering i al menneskelig tænkning. | ” |
--Greg Hill og Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| “ | Der findes næsten lige så mange formuleringer af den anden lov, som der har været diskussioner om den. | ” |
--Filosof/fysiker P.W. Bridgman, (1941)
Diverse
- Flanders og Swann lavede en musikalsk fortolkning af den anden termodynamiske lov, kaldet "First and Second Law".
- Økonomen Nicholas Georgescu-Roegen viste betydningen af entropiloven inden for økonomi (se hans værk The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er termodynamikkens anden lov?
A: Termodynamikkens anden lov siger, at når energi skifter fra en form til en anden, eller stof bevæger sig frit, øges entropien (uordenen) i et lukket system.
Q: Hvad har tendens til at udjævne sig horisontalt over tid?
A: Forskelle i temperatur, tryk og massefylde har en tendens til at udjævne sig horisontalt efter et stykke tid.
Q: Hvorfor udjævnes densitet og tryk ikke vertikalt?
A: På grund af tyngdekraften udligner densitet og tryk sig ikke vertikalt. Tætheden og trykket på bunden vil være større end på toppen.
Q: Hvad er entropi?
A: Entropi er et mål for spredning af stof og energi til alle steder, hvor de har adgang.
Q: Hvad er den mest almindelige formulering af termodynamikkens anden hovedsætning?
A: Den mest almindelige formulering af termodynamikkens anden hovedsætning skyldes Rudolf Clausius: Alt forsøger at opretholde den samme temperatur over tid.
Q: Hvad er et andet udsagn af Clausius om termodynamikkens anden hovedsætning?
A: Et andet udsagn af Clausius er, at varme ikke af sig selv kan passere fra et koldere til et varmere legeme.
Q: Hvilken slags system gælder termodynamikkens anden hovedsætning for?
A: Termodynamikkens anden lov gælder kun for store systemer, hvor ingen energi eller stof kommer ind eller ud. Jo større systemet er, jo mere sandsynligt er det, at den anden lov er sand.
