Entropio Materio
En la antaŭa diskuto, ni studis plurajn specifajn asertojn de la dua leĝo de termodinamiko. Notindas, ke ĉi tiuj specifaj asertoj povas klarigi nur certajn nemaligeblajn procezojn. La aserto de Clausius nur klarigas varmotransigon kaj ĝian rilaton al la funkciprincipo de fridujo. La asertoj de Kelvin kaj Planck rilatas al la funkciprincipo de fridujo. varmomotoroEsence, ĉi tiuj du asertoj rilatas al varmotransigo. Ekzistas multaj aliaj nemaligeblaj procezoj, kiujn oni ne povas klarigi per ĉi tiuj du asertoj.
La specifa deklaro de la dua leĝo de termodinamiko ne povas klarigi ĉiujn nemaligeblajn procezojn, do ni bezonas pli ĝeneralan deklaron. Ĉi tiu ĝenerala deklaro estas atendita klarigi ĉiujn nemaligeblajn procezojn, kiuj okazas en la universo. La ĝenerala deklaro de la dua leĝo de termodinamiko estis formulita nur meze de la deknaŭa jarcento, per kvanto nomata entropio (S). Entropio povas esti konsiderata kiel mezuro de malordo. La kvanto de entropio estis unue enkondukita de Clausius kaj derivita de la ciklo de Carnot (perfekta varmomotoro). Laŭ Clausius, la grandeco de la ŝanĝo en entropio spertita de sistemo, kiam la sistemo ricevas plian varmon (Q) je konstanta temperaturo, estas esprimita per la ekvacio:
Entropio estas kvanto kiu priskribas la mikroskopan staton de sistemo kaj tial ne povas esti rekte mezurata. Ni nur ekzamenas la ŝanĝon en entropio. Simile al la ŝanĝo en energio en sistemo. unua leĝo de termodinamiko.
Ekzempla demando 1:
Kvanto da gaso en ujo spertas adiabatan ekspansion. Kio estas la ŝanĝo en entropio de la gaso?
Diskuto
Dum adiabata procezo, ne estas varmo kiu eniras aŭ eliras la sistemon (gason). Ĉar Q = 0 tiam ΔS = 0. La entropio de la sistemo ne ŝanĝiĝas, tio estas konstanta. Kio pri adiabata kunpremo? Ĝi estas baze la sama. Dum adiabata kunpremo, neniu varmo eniras aŭ eliras la sistemon (Q = 0). Tial, la entropio de la sistemo estas konstanta.
Ekzempla demando 2:
Motoro de Carnot ricevas 2000 J da varmo je 500 K, faras laboron kaj forĵetas certan kvanton da varmo je 350 K. Difinu la kvanton da varmo forĵetita kaj la totalan entropian ŝanĝon en la motoro dum unu ciklo.
Diskuto
Se la sistemo ricevas varmon, Q estas pozitiva, se la sistemo liberigas varmon, Q estas negativa. La sistemo por ĉi tiu kazo estas motoro de Carnot.
Dum unu ciklo, Carnot-motoro spertas du reigeblajn izotermajn procezojn (izoterma ekspansio + izoterma kunpremo) kaj du reigeblajn adiabatajn procezojn (adiabata ekspansio kaj adiabata kunpremo). Dum la adiabataj ekspansio- kaj kunpremo-procezoj, neniu varmo eniras aŭ eliras la sistemon (Q = 0). Ĉar Q = 0, la ŝanĝo en entropio dum la adiabata procezo = 0.
Dum izoterma ekspansio, la motoro absorbas 2000 J da varmo (Q) je temperaturo (T) de 500 K. Ĉar la motoro absorbas varmon, Q estas pozitiva. La ŝanĝo en entropio de la motoro dum izoterma ekspansio estas:
Dum izoterma kunpremo, la motoro malakceptas 1400 J da varmo (Q) je temperaturo (T) de 350 K. Ĉar la motoro malakceptas varmon, Q havas negativan signon. La ŝanĝo en entropio de la motoro dum izoterma kunpremo estas:
Totala entropia ŝanĝo = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0
Ekzempla demando 3:
Termomotoro ricevas 600 Ĵulojn da varmo (Q) je temperaturo de 300 oC, farante laboron kaj liberigante certan kvanton da varmo je temperaturo de 100 oC. Determinu la kvanton de varmo forĵetita kaj la totalan entropian ŝanĝon en la motoro dum unu ciklo…
Diskuto
TH = 300 K
QH = 600 J
TL = 100 K
QL = ?
Dum unu ciklo, Carnot-motoro spertas du reigeblajn izotermajn procezojn (izoterma ekspansio + izoterma kunpremo) kaj du reigeblajn adiabatajn procezojn (adiabata ekspansio kaj adiabata kunpremo). Dum la adiabataj ekspansio- kaj kunpremo-procezoj, neniu varmo eniras aŭ eliras la sistemon (Q = 0). Ĉar Q = 0, la ŝanĝo en entropio dum la adiabata procezo = 0.
Dum izoterma ekspansio, la motoro sorbas 600 J da varmo (Q) je temperaturo (T) de 300 K. Ĉar la motoro sorbas varmon, Q estas pozitiva. La ŝanĝo en entropio de la motoro dum izoterma ekspansio estas:
Dum izoterma kunpremo, la motoro malakceptas 200 J da varmo (Q) je temperaturo (T) de 100 K. Ĉar la motoro malakceptas varmon, Q havas negativan signon. La ŝanĝo en entropio de la motoro dum izoterma kunpremo estas:
Totala entropia ŝanĝo = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0
El ekzempla demando numero 2 kaj ekzempla demando numero 3, ŝajnas, ke la totala entropia ŝanĝo por reigebla procezo = 0. Alivorte, en reigebla procezo, la totala entropio ĉiam estas konstanta.
Ekzempla demando 4:
2 kg glacikubo havas temperaturon de 0 oC. La glacikuboj estas metitaj en ujon kaj sekigitaj en la suno. Ĉar ili ricevas plian varmon de la aero kaj la suno, la glacio fandiĝas. Difinu la ŝanĝon en entropio de la glacio. (La fuziovarmo de akvo = 3,34 x 105 J/Kg)
Diskuto
Maso de glacio = 2 kg
Glacia temperaturo = 0 oC + 273 = 273 K
Fuziovarmo de akvo = 3,34 × 10⁵ J/Kg
La varmo bezonata por fandi 2 kg da glacio en akvon:
Q = mL
Q = (2 kg)(3,34 × 105 J/Kg)
Q = 6,68 × 105 J
Q = 668 × 103 J
Dum la fandprocezo (glacio al akvo), la temperaturo estas konstanta. Ĉar la temperaturo estas konstanta, la ŝanĝo en entropio de la glacio estas kalkulata.
Ekzempla demando 5:
Glaso da akvo je temperaturo de 26 oC miksita kun glaso da akvo je temperaturo de 22 oC. Se la maso de akvo en la glaso = 2 kg, determinu la ŝanĝon en entropio de la akvo. Supozu, ke varma akvo kaj malvarma akvo estas miksitaj en fermita, bone izolita ujo. Varmotransigo estas nemaligebla procezo.
Diskuto
Specifa varmo de akvo (c) = 4180 J/Kg Co
Maso de akvo = 2 Kg (sama maso de akvo).
Ĉar la maso de akvo estas la sama, la fina temperaturo de la miksaĵo = 24 oC (26) oC + 22 oC / 2 = 48 oC / 2 = 24 oC).
La kvanto de varmo liberigita de varma akvo kiam ĝia temperaturo malaltiĝas de 26 gradoj. oC-24 oVS:
Q = mc² ΔT = (2 kg)(4180 J/kg Co)(26 oC-24 oC) = (2 kg)(4180 J/kg Co)(2 oC) = 16720 J
La kvanto de varmo sorbita de malvarma akvo kiam ĝia temperaturo altiĝas de 22 °C ĝis 24 °C:
Q = mc² ΔT = (2 kg)(4180 J/kg Co)(24 oC-22 oC) = (2 kg)(4180 J/kg Co)(2 oC) = 16720 J
Totala entropia ŝanĝo = Ŝanĝo en entropio de varma akvo + ŝanĝo en entropio de malvarma akvo
Averaĝa temperaturo de varma akvo = (26 oC + 24 oC) / 2 = 50 oC / 2 = 25 oC ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K
Averaĝa temperaturo de malvarma akvo = (22 oC + 24 oC) / 2 = 46 oC / 2 = 23 oC ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K
Varma akvo liberigas varmon, do Q estas negativa. Male, malvarma akvo sorbas varmon, do Q estas pozitiva. Memoru la Q-signan konvencion (unua leĝo de termodinamiko).
Δ S Sume = Δ S varma akvo + Δ S malvarma akvo
Δ S Totalo = ‐ 56,107 J/K + 56,486 J/K
ΔS Sume = 0,379 J/K
La tuta entropio pliiĝas je 0,379 J/K
Kvankam la entropio de iuj partoj de la sistemo malpliiĝas (‐56,107 J/K), la entropio de iuj partoj de la sistemo pliiĝas je pli granda kvanto (+ 56,486 J/K), tiel ke la tuta entropio ĉiam pliiĝas (+ 0,379 J/K).
La pliiĝo de totala entropio en nemaligebla procezo aplikeblas ne nur al la varmotransigo inter la varma kaj malvarma akvomiksaĵo, kiun ni analizis supre, sed ankaŭ validas por ĉiuj kazoj studitaj de sciencistoj. Totala entropio ĉiam restas konstanta se la procezo estas reigebla. Se la procezo estas nemaligebla, totala entropio ĉiam pliiĝas.
Esence, ĉiuj naturaj procezoj en niaj ĉiutagaj vivoj estas nemaligeblaj, do la totala entropio neeviteble pliiĝas. Ĉi tiu fakto estas resumita en la sekva linio:
En nemaligebla procezo, la tuta entropio de la sistemo kaj la ĉirkaŭaĵo ĉiam pliiĝas.
Ĉi tiu kursivigita frazo estas ĝenerala deklaro de la dua leĝo de termodinamiko. La dua leĝo de termodinamiko estas iom malsama ol aliaj leĝoj de fiziko. Kutime, leĝoj de fiziko estas esprimitaj kiel ekvacioj (ekz., la leĝoj de Neŭtono) aŭ kiel konservadaj leĝoj (ekz., la leĝo de konservado de energio).
Entropio estas mezuro de malordo
Entropio povas esti konsiderata mezuro de malordo. Rilate al la ĝenerala deklaro de la dua leĝo de termodinamiko, malordo emas pliiĝi en nemaligeblaj procezoj. Alivorte, ĉiu nemaligebla procezo esence kondukas al stato de malordo. La signifo de malordo ĉi tie eble ne klaras, do ĝi estos klarigita per ekzemploj de nemaligeblaj procezoj, kiuj okazas en la ĉiutaga vivo.
Gravas rimarki, ke la koncepto de entropio origine asociiĝis nur kun nemaligeblaj procezoj, kiuj implikas ŝanĝojn en energiformo kaj energitransdonon. Post liberiĝo de sia tigo kaj libera falo ĝis ĝi trafas la teron, mango neniam glitas supren. Libro, kiun ni puŝas kaj poste haltigas, neniam reiras al ni. Jen kelkaj ekzemploj de nemaligeblaj procezoj rilataj al ŝanĝoj en energiformo kaj la transdono de energio de unu objekto al alia. Ĉi tiuj procezoj okazas nur en unu direkto, sed neniam en la kontraŭa direkto. Mango neniam glitas supren memstare ĉar interna energio transformita en kineta energioLa libro neniam glitas al ni ĉar la varmo generita per frotado konvertiĝas en kinetan energion.
Nereverteblaj procezoj, kiuj okazas en la universo, ne nur rilatas al ŝanĝoj en energiformoj kaj energitransdono. Post naskiĝo, ni kreskas en bebojn, infanojn, adoleskantojn, plenkreskulojn, poste maljuniĝas kaj kadukiĝas kaj fine mortas 😉 Ĉu vi iam vidis maljunulon transformiĝi en bebon? Neniam... La poŝtelefono, kiun ni uzas, malbriliĝas kaj difektiĝas laŭlonge de la tempo... Nova aŭto, kiu komence estis glata kaj potenca, fariĝas malpli glata kaj malforta post kelkaj jaroj da uzado. Ĉu vi iam vidis malnovan aŭton subite denove fariĝi nova? Aŭ via plej ŝatata poŝtelefono fariĝas pli glata kaj pli bona ĉiutage? Neniam... Post uzado, la poŝtelefono malbriliĝas kaj difektiĝas. Aŭtoj estas same... Jen kelkaj ekzemploj de nereverteblaj procezoj, kiuj neniel rilatas al ŝanĝoj en energiformoj kaj energitransdono... Nun, post kompreno, ke ĉiuj naturaj procezoj, kiuj okazas en la universo, estas nereverteblaj, la koncepto de entropio fariĝas pli vasta. La diskuto ne nur kovras termodinamikajn procezojn, sed ankaŭ inkluzivas multajn aliajn nereverteblajn procezojn en la universo.
Nun ni diskutu kelkajn nemaligeblajn procezojn, kiuj okazas en ĉiutaga vivo. Unue, ni konsideru simplan nemaligeblaĵan procezon. Ĉi tio estas nur enkonduko, por ke vi komprenu la koncepton de entropio kaj ĝian rilaton al nemaligeblaj procezoj.
Ekzemple, supozu, ke vi havas kelkajn ruĝajn kaj bluajn rulglobetojn. La rulglobetoj estas metitaj en ujon. La bluaj rulglobetoj estas ordigitaj sube, dum la ruĝaj rulglobetoj estas ordigitaj supre (maldekstra bildo). La aranĝo de viaj rulglobetoj en la ujo aspektas tre orda… La fundo estas tute blua, la supro estas tute ruĝa.
Poste, vi skuas aŭ skuas la ujon supren kaj malsupren. Ĉar la ujo estas movata supren kaj malsupren, la aranĝo de la marmoroj, kiu komence estis tre regula, ŝanĝiĝas por fariĝi denove neregula (dekstra bildo). La ruĝaj kaj bluaj marmoroj miksiĝas 😉 Ju pli vi skuas ĝin, des pli la aranĝo de la marmoroj fariĝas neregula... Ĉu eblas, ke post skuado, la aranĝo de la marmoroj fariĝas regula kiel antaŭe? Estas neeble... Bonvolu pruvi ĝin se vi ne kredas ĝin. Estas neeble, ke la marmoroj fariĝas regulaj kiel antaŭe... Jen ekzemplo de nemaligebla procezo. Post spertado de nemaligebla procezo, la aranĝo de la marmoroj, kiu komence estis tre regula, ŝanĝiĝas por fariĝi neregula. Reguleco ŝanĝiĝis al nereguleco...
La sama afero okazas en aliaj nemaligeblaj procezoj. Kiam ni tuŝas varman objekton kaj malvarman objekton, varmo aŭtomate fluos de la varma objekto al la malvarma objekto... Varmo ĉesas flui post kiam la du objektoj en kontakto atingas la saman temperaturon. Ĉi tiu procezo estas nemaligebla... Nu, komence ni havas du aranĝojn de molekuloj, nome molekulojn, kiuj havas grandan averaĝan kinetan energion (la molekuloj, kiuj konsistigas la varman objekton) kaj molekulojn, kiuj havas malgrandan averaĝan kinetan energion (la molekuloj, kiuj konsistigas la malvarman objekton). Post kiam la varma objekto kaj la malvarma objekto atingas la saman temperaturon (la molekuloj havas la saman averaĝan kinetan energion), ni jam ne povas distingi la du aranĝojn de molekuloj. La aranĝo de molekuloj, kiu estis komence regula, ŝanĝiĝas por fariĝi neregula. Simile al la aranĝo de rulglobetoj supre... Post kiam la du objektoj atingas la saman temperaturon, la regula aranĝo de molekuloj ŝanĝiĝas al nereguleco (la nereguleco pliiĝas pro la nemaligebla transdono de varmo).
Plue, la fluo de varmo de varma objekto al malvarma objekto povas esti konsiderata kiel la fluo de varmo de alt-temperatura regiono al malalt-temperatura regiono en varmomotoro. La fluo de varmo de alt-temperatura regiono al malalt-temperatura regiono permesas al varmomotoro plenumi laboron. Varmomotoro ne povas plenumi laboron sen varmofluo. Tiel, ni povas establi rilaton inter la grandeco de la malordo kaj la kapablo plenumi laboron. Post atingado de la sama temperaturo, ne plu estas varmofluo de la varma objekto al la malvarma objekto (la malordo pliiĝas). Ĉar la foresto de varmofluo malhelpas varmomotoron plenumi laboron, ni povas diri, ke sistemo, kiu ne povas plenumi laboron, havas altan malordon, dum sistemo, kiu povas plenumi laboron, havas malaltan malordon...
El ĉi tiuj rezultoj, ni povas fari konkludojn pri la rilato inter formoj de energio kaj la mezuro de malordo. Baze, la formo de energio, kiu povas esti uzata por fari laboron, estas potenciala energio. La gravita potenciala energio de akvo povas esti uzata por movi turbinon. La kemia potenciala energio en oleo povas esti uzata por movi veturilon. La kemia potenciala energio en niaj korpoj povas esti uzata por fari laboron, vojaĝi, studi... La gravita potenciala energio de mango povas esti uzata por ripari likon en la tegmento de domo 😉 Ĉar utilaj formoj de energio povas esti uzataj por fari laboron, ni povas diri, ke utilaj formoj de energio estas pli ordaj, dum senutilaj formoj de energio estas pli malordaj. La formoj de senutila energio estas interna energio kaj varmo... Post trafado de la tero, la mango neniam plu glitas supren, ĉar la interna energio konvertiĝas en kinetan energion...
Post kiam ni puŝas la libron, la libro moviĝas. La ĉeesto de frotado igas la libron ĉesi moviĝi… En ĉi tiu kazo, la kineta energio de la libro ŝanĝiĝis al varmo (varmo ekestas pro frotado). En realeco, la libro, kiu ankoraŭ staras, ne glitas reen al ni, ĉar la varmo ŝanĝiĝis al kineta energio… Ĉi tiuj du ekzemploj montras, ke varmo estas du senutilaj formoj de energio. Senutilaj formoj de energio ne povas esti uzataj por fari laboron. Tial, ni povas diri, ke varmo kaj interna energio havas altan neregulecon…
Esence, la procezo de ŝanĝo de la formo de energio, de utila formo de energio al senutila formo de energio, ĉiam pliigas malordon... En slango, entropio ĉiam pliiĝas dum la procezo de ŝanĝo de la formo de energio... Ĉar entropio ĉiam pliiĝas kun la paso de la tempo, ĉiuj utilaj formoj de energio ŝanĝiĝos al senutilaj formoj. Energio ĉiam konserviĝos en la procezo de ŝanĝo de la formo de energio, sed la formo de energio, kiu estas orda kaj uzebla por fari laboron, ŝanĝiĝas al neregula formo kaj ne uzeblas por fari laboron...
Entropio kaj statistiko
Antaŭe, ni diskutis, ke entropio estas mezuro de malordo. Ĉiu nemaligebla procezo esence kondukas al stato de alta malordo. Ĉi tiu ideo povas ŝajni abstrakta kaj malklara. Por pli bone kompreni la koncepton de entropio, ni povas uzi statistikan aliron. Kompreni la koncepton de entropio per statistika aliro unue estis uzita de Ludwig Boltzmann (1844–1906).
Komence de ĉi tiu artikolo, oni klarigis, ke entropio estas kvanto, kiu priskribas la mikroskopan staton de sistemo. Kvantoj, kiuj priskribas makroskopajn statojn, povas esti rekte konataj, sed kvantoj, kiuj priskribas mikroskopajn statojn, ne. Por kompreni la mikroskopan staton, ni povas ekzameni la rilaton inter makroskopaj kaj mikroskopaj statoj.
Ĉu vi havas moneron de cent rupioj? Monero de cent rupioj havas du flankojn: unu flanko prezentas birdon Garudo kaj la alia flanko prezentas la vorton 100 rupioj. Do, ekzemple, se vi havas monerojn de kvarcent rupioj... se vi ĵetas ĉiujn monerojn de kvarcent rupioj sur la plankon, estos kvin malsamaj rezultoj en unu ĵeto:
Unue, aperas ĉiuj bildoj de la birdo Garudo (4 bildoj);
Due, aperas 3 bildoj de la birdo Garudo, 1 skribo de cent rupioj (3 bildoj, 1 skribo);
Trie, aperas 2 bildoj de la birdo Garudo, 2 vortoj cent rupioj (2 bildoj, 2 vortoj);
Kvare, aperas 1 bildo de Garudo-birdo, aperas 3 vortoj cent rupioj (1 bildo, 3 vortoj);
Kvine, aperas la vortoj cent rupioj (4 vortoj)…
Ni nomas ĉi tiujn kvin eblajn bildojn aŭ skribaĵojn makroskopaj statoj (makro = granda). Male, se ni prezentas la kvar monerojn kiel bildojn aŭ skribaĵojn, ni deklaras mikroskopajn statojn (mikro = malgranda).
En unu ĵeto, ekzistas 16 eblaj mikroskopaj statoj (Ĉiu monero havas du ŝancojn. Kvar moneroj havas 16 ŝancojn = 2 x 2 x 2 x 2 = 2/4 = 16). La plej granda probablo estas, ke aperu 2 bildoj kaj 2 skribaĵoj (Estas 6 eblaj mikroskopaj statoj el entute 16 mikroskopaj statoj - 6/16 x 100% = 37,5%). Aliflanke, la plej malgranda probablo estas, ke aperu 4 bildoj aŭ 4 skribaĵoj (Ĉiu havas 1 eblan mikroskopan staton - 1/16 x 100% = 6,25%). Pri kio ni diskutas ĉi tie estas nur la ŝanco aŭ probablo... Se ni ĵetas monerojn 16 fojojn, ne estas certe, ke 2 bildoj kaj 2 skribaĵoj aperos 6 fojojn. Sed se ni ĵetas monerojn milojn da fojoj, la probablo, ke aperu 2 bildoj kaj 2 skribaĵoj, povas alproksimiĝi al 37,5%.
Estas pli bone pruvi ĝin... Bonvolu ĵeti kvarcent rupiajn monerojn 100 fojojn (1000 fojojn se vi povas 😉). Registru la datumojn akiritajn per unu ĵeto... Post ĵetado de la moneroj 100 fojojn, vi trovos, ke 2 bildoj kaj 2 skribaĵoj aperas plej ofte. Ju pli granda estas la nombro da ĵetoj, des pli granda estas la probableco ricevi 2 bildojn kaj 2 skribaĵojn alproksimiĝas al 37,5% de la tuta nombro da ĵetoj.
Antaŭe ni rigardis nur 4 monerojn. Se ni pliigas la nombron de moneroj, tiam la nombro de mikroskopaj statoj pliiĝas. Ekzemple, ni havas 100 monerojn... En unu ĵeto, estas 2 * 100 = 1,27 x 10^30 eblaj mikroskopaj statoj... La plej granda probablo estas, ke aperos 50 bildoj kaj 50 skribaĵoj (Estas 1,01 x 10^29 eblaj mikroskopaj statoj el sumo de 1,27 x 10^30 mikroskopaj statoj). Male, la plej malgranda probablo estas, ke aperos 100 bildoj aŭ 100 skribaĵoj (Ĉiu havas nur 1 eblan mikroskopan staton el sumo de 1,27 x 10^30 mikroskopaj statoj). Tre malgranda kaj preskaŭ neebla... Se ni havas 1000 monerojn, la probablo, ke aperos 1000 bildoj aŭ 1000 skribaĵoj, estas kompreneble eĉ pli malgranda kaj ĉiam pli neebla.
Por rilatigi ĉi tion al la koncepto de entropio, ni povas supozi, ke ĉiuj bildoj aŭ la tuta teksto estas en orda aranĝo, dum duono de la bildoj kaj duono de la teksto estas en neregula aranĝo. Ju pli granda estas la nombro da moneroj, des pli malgranda fariĝas la probableco aŭ ŝanco akiri bonordan aranĝon (ĉiujn bildojn aŭ la tutan tekston), kaj ĝi fariĝas preskaŭ neebla. Male, neregula aranĝo (duono de la bildoj kaj duono de la teksto) havas multe pli grandan probablecon aŭ ŝancon. El ĉi tiu rezulto, ŝajnas, ke nereguleco estas proksime rilata al probableco. La plej probabla stato estas neregula stato, dum la plej neverŝajna stato estas orda stato.
La ĝenerala aserto de la dua leĝo de termodinamiko, kiun ni diskutis antaŭe, deklaras, ke entropio, aŭ malordo, ĉiam pliiĝas en ĉiu nemaligebla procezo. Ĉi tiu aserto de la dua leĝo de termodinamiko povas esti komprenata kiel probableca aserto. Tio signifas, ke ĉiu procezo okazanta en la universo estas tiu kun la plej granda probableco aŭ ŝanco. La dua leĝo de termodinamiko ne malpermesas malpliiĝon de entropio en ĉiu nemaligebla procezo, sed la probableco estas tre malgranda, preskaŭ neebla. Male, pliiĝo de entropio havas multe pli grandan probablecon. La nombro da cendoj, kiujn ni ekzamenis antaŭe, estis nur 100... en realeco, estas 6,02 x 1023 molekuloj… ĉi tio estas tre granda nombro. La eblaj mikroskopaj statoj de ĉi tiu nombro estas kompreneble tre grandaj, do ĉiu ordo havas tre malgrandan, preskaŭ neeblan, ŝancon…
Se ni faligas glason sur la plankon, la vitrofragmentoj disĵetitaj sur la planko povus kolektiĝi denove kaj formi tutan glason kiel antaŭe. Sed la ŝanco ke tio okazu estas tiel malgranda, ke ĝi estas neebla... kiam la vitro estas ankoraŭ sendifekta, la pozicio de la molekuloj estas pli orda. Kiam la vitro falas ĝis ĝi rompiĝas tiel ke la vitrofragmentoj estas disĵetitaj sur la tero, la pozicio de la molekuloj fariĝas malorda. La ŝanco reveni al orda pozicio estas tiel malgranda, ke atendi ke la vitromolekuloj kolektiĝos denove estas neebla. Se ni tuŝas varman objekton kaj malvarman objekton, varmo fluos per si mem de la varma objekto al la malvarma objekto... varmaj objektoj havas molekulojn kiuj moviĝas hazarde kaj rapide, aliflanke la movado de la molekuloj kiuj konsistigas malvarmajn objektojn ne estas tre rapida. La ŝanco ke ĉi tiuj rapide moviĝantaj molekuloj kolizios unu kun la alia aŭ transiros al la malvarma objekto estas multe pli granda ol la ŝanco ke molekuloj moviĝas malrapide... kiu ajn estas rapida ricevas ĝin 😉 varmo povas moviĝi de malvarma objekto al varma objekto, sed la ŝanco ke tio okazu estas multe pli malgranda.
La bluaj kaj ruĝaj marmoroj en la supra ilustraĵo povus reveni al sia originala, regula aranĝo. Sed la ŝanco reveni al orda aranĝo estas multe pli malgranda. Malorda aranĝo havas multe pli grandan ŝancon. Simile, la libera ekspansio spertita de gaso en fermita ujo. La ujo havas du ĉambrojn, kie la du ĉambroj estas apartigitaj per barilo. Komence, la gaso estas en la maldekstra ĉambro. Kiam la barilo estas forigita, la gasmolekuloj pilgrimos al la dekstra ĉambro. La dekstra ĉambro estas malplena, dum la maldekstra ĉambro enhavas molekulojn, kiuj moviĝas hazarde. Kiam la barilo estas forigita, la molekuloj havas altan ŝancon transiri en la malplenan ĉambron. Post kiam la molekuloj plenigas la tutan volumenon de la ujo, kiu havas du ĉambrojn, ĉu eblas, ke ĉiuj molekuloj denove plenigu la maldekstran ĉambron? Eblas, sed la probableco estas tre malgranda. En nur unu haŭtmakulo, estas 6,02 x 1023 molekuloj… la probableco, ke ĉiuj molekuloj estas en la maldekstra spaco, estas 1 el miliono. Unu el miliono estas tre malgranda kaj preskaŭ neebla probableco…
La dua leĝo de termodinamiko diras al ni, ke ĉiu procezo okazanta en la universo estas la plej probabla procezo. La direkto, en kiu procezo en la naturo progresas (direkte al pli alta entropio), estas determinita de hazardo aŭ probableco... malordo havas multe pli grandan probablecon okazi kaj tial pli probable okazos...
Entropio = sago de tempo
Entropio ankaŭ nomiĝas la sago de tempo ĉar ĝi indikas la direkton, en kiu la tempo pasas. La direkto de ĉiu natura procezo estas al malordo. Se ni observas la malon, tio estas, la malordon mem transformiĝantan en ordon, ni povas diri, ke la evento estas inversa. Se ni vidas disĵetitajn vitrofragmentojn sur la planko kolektiĝi denove kaj formi tutan glason denove, ni povas diri, ke la evento estas inversa. Tio neniam okazas en niaj ĉiutagaj vivoj, kaj se ĝi okazus, ĝi malobservus la duan leĝon de termodinamiko. En ĉi tiu kazo, tempo neniam moviĝas malantaŭen kaj malordo neniam ŝanĝiĝas aŭtomate en ordon. La plej verŝajna kaj konstanta okazo en niaj vivoj estas, ke ordo ĉiam moviĝas al malordo; tempo ĉiam moviĝas antaŭen, ne malantaŭen. Se maljunulo transformiĝas en bebon, ni konsiderus tion nenormala kaj malobservo de la dua leĝo de termodinamiko.
