Termodinamiğin ikinci yasası

Termodinamiğin ikinci yasası, enerji bir formdan başka bir forma geçtiğinde veya madde serbestçe hareket ettiğinde, kapalı bir sistemdeki entropinin (düzensizliğin) arttığını söyler.

Sıcaklık, basınç ve yoğunluktaki farklılıklar bir süre sonra yatay olarak eşitlenme eğilimindedir. Yerçekimi kuvveti nedeniyle, yoğunluk ve basınç dikey olarak eşitlenmez. Alttaki yoğunluk ve basınç üsttekinden daha fazla olacaktır.

Entropi, madde ve enerjinin erişebildikleri her yere yayılmasının bir ölçüsüdür.

Termodinamiğin ikinci yasası için kullanılan en yaygın ifade esasen Rudolf Clausius'a aittir:

Başka bir deyişle, her şey zaman içinde aynı sıcaklığı korumaya çalışır.

İkinci yasanın farklı terimler kullanan, ancak hepsi aynı anlama gelen birçok ifadesi vardır. Clausius'un bir başka ifadesi de şöyledir:

Isı kendi başına daha soğuk bir cisimden daha sıcak bir cisme geçemez.

Lord Kelvin'in eşdeğer bir ifadesi şöyledir:

Tek nihai sonucu sabit sıcaklıktaki bir kaynaktan alınan ısıyı işe dönüştürmek olan bir dönüşüm imkansızdır.

İkinci yasa yalnızca büyük sistemler için geçerlidir. İkinci yasa, hiçbir enerji ya da maddenin girip çıkmadığı bir sistemin olası davranışıyla ilgilidir. Sistem ne kadar büyükse, ikinci yasanın doğru olma olasılığı da o kadar yüksektir.

Bir ısı pompasının buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin basit stilize diyagramı: 1) kondenser, 2) genleşme valfi, 3) evaporatör, 4) kompresör.

Genel Bakış

Genel anlamda ikinci yasa, birbiriyle temas halinde olan sistemler arasındaki sıcaklık farklarının dengelenme eğiliminde olduğunu ve bu denge dışı farklardan iş elde edilebileceğini, ancak iş yapıldığında ve entropi arttığında termal enerji kaybının meydana geldiğini söyler. Yalıtılmış bir sistemdeki basınç, yoğunluk ve sıcaklık farklarının hepsi, fırsat verildiğinde eşitlenme eğilimindedir; yoğunluk ve basınç, ancak sıcaklık değil, yerçekiminden etkilenir. Bir ısı motoru, iki cismin sıcaklık farkından faydalı iş sağlayan mekanik bir cihazdır.

Alıntılar

Entropinin her zaman arttığı yasası, bence Doğa yasaları arasında en üstün konuma sahiptir. Eğer birisi size evren teorinizin Maxwell'in denklemleriyle uyuşmadığını söylerse, Maxwell'in denklemleri için çok daha kötü olur. Eğer gözlemlerle çeliştiği ortaya çıkarsa, o zaman bu deneyciler bazen işleri berbat edebiliyorlar. Ancak teorinizin termodinamiğin ikinci yasasına aykırı olduğu ortaya çıkarsa, size hiçbir umut veremem; en derin aşağılanma içinde çökmekten başka çareniz yok.

--Sir Arthur Stanley Eddington, Fiziksel Dünyanın Doğası (1927)

Yalıtılmış sistemlerde entropinin artma eğilimi, termodinamiğin ikinci yasasında ifade edilir - belki de tüm insan düşüncesindeki en kötümser ve ahlaksız formülasyon.

--Greg Hill ve Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)

İkinci yasanın neredeyse tartışıldığı kadar çok formülasyonu vardır.

--Filozof / Fizikçi P.W. Bridgman, (1941)

Çeşitli

Flanders ve Swann, Termodinamiğin İkinci Yasası'nın müziğe uyarlanmış hali olan "Birinci ve İkinci Yasa "yı hazırladı.
Ekonomist Nicholas Georgescu-Roegen, Entropi Yasası'nın ekonomi alanındaki önemini göstermiştir (bkz. The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).

Sorular ve Yanıtlar

S: Termodinamiğin ikinci yasası nedir?

C: Termodinamiğin ikinci yasası, enerji bir formdan başka bir forma geçtiğinde veya madde serbestçe hareket ettiğinde, kapalı bir sistemdeki entropinin (düzensizliğin) arttığını belirtir.

S: Zaman içinde yatay olarak eşitlenme eğilimi gösteren nedir?

C: Sıcaklık, basınç ve yoğunluktaki farklılıklar bir süre sonra yatay olarak eşitlenme eğilimindedir.

S: Yoğunluk ve basınç neden dikey olarak eşitlenmez?

C: Yerçekimi kuvveti nedeniyle yoğunluk ve basınç dikey olarak eşitlenmez. Alttaki yoğunluk ve basınç üsttekinden daha fazla olacaktır.

S: Entropi nedir?

C: Entropi, madde ve enerjinin erişebildikleri her yere yayılmasının bir ölçüsüdür.

S: Termodinamiğin ikinci yasası için en yaygın ifade nedir?

C: Termodinamiğin ikinci yasası için en yaygın ifade esasen Rudolf Clausius'a aittir: her şey zaman içinde aynı sıcaklığı korumaya çalışır.

S: Clausius'un termodinamiğin ikinci yasası ile ilgili başka bir ifadesi nedir?

C: Clausius'un bir başka ifadesi de ısının kendiliğinden daha soğuk bir cisimden daha sıcak bir cisme geçemeyeceğidir.

S: Termodinamiğin ikinci yasası ne tür sistemler için geçerlidir?

C: Termodinamiğin ikinci yasası sadece enerji ya da maddenin girip çıkmadığı büyük sistemler için geçerlidir. Sistem ne kadar büyükse, ikinci yasanın doğru olma olasılığı o kadar yüksektir.