กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์บอกอะไร

ตอบ:

มีข้อความต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ พวกเขาทั้งหมดมีความเท่าเทียมกันทางตรรกะ ข้อความที่มีเหตุผลที่สุดคือข้อความที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี

ดังนั้นฉันขอแนะนำงบเทียบเท่าอื่น ๆ ของกฎหมายเดียวกัน

คำสั่งของ Kelvin-Planck -

ไม่สามารถใช้กระบวนการแบบวนรอบได้ซึ่งผลลัพธ์เพียงอย่างเดียวคือการแปลงความร้อนทั้งหมดเป็นปริมาณงานที่เท่ากัน

คำแถลงของ Clausius -

ไม่สามารถใช้กระบวนการแบบวนรอบซึ่งมีผลกระทบเพียงอย่างเดียวคือการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่เย็นกว่าไปยังร่างกายที่ร้อนกว่า

คำอธิบาย:

กระบวนการที่กลับคืนไม่ได้ทั้งหมด (โดยธรรมชาติและเป็นธรรมชาติ) นั้นมีลักษณะความจริงที่ว่าเอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นในกระบวนการดังกล่าวเสมอ

และกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เหตุผลที่เอนโทรปีมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเสมอ

ระบบทางกายภาพจะต้องดำเนินการไปสู่สถานะสูงสุดของเอนโทรปี

กล่าวอีกนัยหนึ่งกฎข้อที่สองระบุทิศทางของวิวัฒนาการของกระบวนการทางธรรมชาติ

ระบบธรรมชาติมักจะมีแนวโน้มที่จะเพิ่มเอนโทรปี

และนั่นคือสิ่งที่กฎหมายที่สองเป็นเรื่องเกี่ยวกับ

ยกตัวอย่างเช่นการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

ความร้อนจะไหลจากตัวที่ร้อนกว่าไปยังที่ที่เย็นกว่าโดยธรรมชาติ แต่ไม่มีใครสังเกตการถ่ายโอนความร้อนตามธรรมชาติจากร่างกายที่เย็นกว่าไปยังร่างกายที่ร้อนกว่า

แม้ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะได้รับอนุญาตตามกฏแรก แต่กระบวนการดังกล่าวไม่เคยเกิดขึ้นเอง นั่นคือสาระสำคัญของกฎหมายที่สอง

ความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากร่างกายที่ร้อนกว่าไปยังร่างกายที่เย็นกว่าเพราะมันมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี แต่การสนทนาไม่เคยเกิดขึ้นเพราะเช่นนี้จำเป็นต้องมีการลดลงของเอนโทรปี

นั่นคือสิ่งที่คำสั่ง Clausius 'เป็นเรื่องเกี่ยวกับ

อาจพิสูจน์ได้ว่าข้อความทั้งหมดของกฎหมายที่สองนั้นมีความเท่าเทียมกันอย่างสมบูรณ์และหมุนรอบแนวคิดเดียวกันของการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี

อาจสังเกตได้ว่าการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่เย็นกว่าไปยังร่างกายที่ร้อนกว่านั้นเป็นไปได้ (เช่นในตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศ) กฎหมายที่สองระบุว่ากระบวนการดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นเองและเป็นธรรมชาติ เพื่อให้กระบวนการเกิดขึ้นต้องมีงานภายนอก