Entropia

Entropia Materia

Aurreko eztabaidan, termodinamikaren bigarren legearen hainbat adierazpen zehatz aztertu genituen. Kontuan izan behar da adierazpen zehatz hauek prozesu itzulezin batzuk bakarrik azal ditzaketela. Clausius-en adierazpenak bero-transferentzia eta hozkailu baten funtzionamendu-printzipioarekin duen erlazioa soilik azaltzen du. Kelvin eta Planck-en adierazpenak hozkailu baten funtzionamendu-printzipioari dagozkio. motor termikoaFuntsean, bi baieztapen hauek bero-transferentziarekin lotuta daude. Bi baieztapen hauek erabiliz azaldu ezin diren beste prozesu itzulezin asko daude.

Termodinamikaren bigarren legearen adierazpen espezifikoak ezin ditu prozesu itzulezin guztiak azaldu, beraz, adierazpen orokorrago bat behar dugu. Adierazpen orokor honek unibertsoan gertatzen diren prozesu itzulezin guztiak azaltzea espero da. Termodinamikaren bigarren legearen adierazpen orokorra XIX. mendearen erdialdean formulatu zen, entropia (S) izeneko kantitate baten bidez. Entropia desordenaren neurri gisa har daiteke. Entropia kantitatea Clausiusek aurkeztu zuen lehen aldiz eta Carnot ziklotik (bero-motor perfektua) eratorria da. Clausiusen arabera, sistema batek tenperatura konstantean bero gehigarria (Q) jasotzen duenean jasaten duen entropia aldaketaren magnitudea ekuazio honen bidez adierazten da:

Entropia sistema baten egoera mikroskopikoa deskribatzen duen kantitate bat da eta, beraz, ezin da zuzenean neurtu. Entropiaren aldaketa bakarrik aztertzen dugu. Sistema bateko energiaren aldaketaren antzekoa. termodinamikaren lehen legea.

1. galderaren adibidea:

Ontzi bateko gas kantitate batek hedapen adiabatikoa jasaten du. Zein da gasaren entropiaren aldaketa?

Eztabaida

Prozesu adiabatiko batean, ez dago bat ere beroa sisteman (gasean) sartzen edo irteten dena. Q = 0 delako orduan ΔS = 0. Sistemaren entropia ez da aldatzen, hau da, konstantea da. Eta konpresio adiabatikoarekin? Funtsean berdina da. Konpresio adiabatikoan, ez da berorik sartzen edo irteten sisteman (Q = 0). Beraz, sistemaren entropia konstantea da.

2. galderaren adibidea:

Carnot motor batek 2000 J bero jasotzen ditu 500 K-tan, lana egiten du eta bero kantitate jakin bat baztertzen du 350 K-tan. Zehaztu baztertutako bero kantitatea eta motorraren entropia-aldaketa osoa ziklo batean.

Eztabaida

Sistemak beroa jasotzen badu, Q positiboa da, sistemak beroa askatzen badu, Q negatiboa da. Kasu honetarako sistema Carnot motorra da.

Ziklo batean, Carnot motor batek bi prozesu isotermo itzulgarri (hedapen isotermoa + konpresio isotermoa) eta bi prozesu adiabatiko itzulgarri (hedapen adiabatikoa eta konpresio adiabatikoa) jasaten ditu. Hedapen eta konpresio adiabatiko prozesuetan zehar, ez da berorik sartzen edo irteten sisteman (Q = 0). Q = 0 denez, prozesu adiabatikoan zehar entropiaren aldaketa = 0 da.

Hedapen isotermikoan, motorrak 2000 J bero (Q) xurgatzen ditu 500 K-ko tenperaturan (T). Motorrak beroa xurgatzen duenez, Q positiboa da. Motorraren entropiaren aldaketa hedapen isotermikoan hau da:

Konpresio isotermikoan, motorrak 1400 J bero (Q) baztertzen ditu 350 K-ko tenperaturan (T). Motorrak beroa baztertzen duenez, Q-k zeinu negatiboa du. Motorraren entropiaren aldaketa konpresio isotermikoan hau da:

Entropia aldaketa osoa = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0

3. galderaren adibidea:

Motor termiko batek 600 Joule bero (Q) jasotzen ditu 300 °C-ko tenperaturan. ^oC-ko tenperaturan lana eginez eta bero kantitate jakin bat askatuz ^oC. Zehaztu ziklo batean zehar motorrean baztertutako bero kopurua eta entropia aldaketa osoa…

Eztabaida

T_H = 300 K

Q_H = 600 J

T_L = 100 K

Q_L =?

Ziklo batean, Carnot motor batek bi prozesu isotermo itzulgarri (hedapen isotermoa + konpresio isotermoa) eta bi prozesu adiabatiko itzulgarri (hedapen adiabatikoa eta konpresio adiabatikoa) jasaten ditu. Hedapen eta konpresio adiabatiko prozesuetan zehar, ez da berorik sartzen edo irteten sisteman (Q = 0). Q = 0 denez, prozesu adiabatikoan zehar entropiaren aldaketa = 0 da.

Hedapen isotermikoan, motorrak 600 J bero (Q) xurgatzen ditu 300 K-ko tenperaturan (T). Motorrak beroa xurgatzen duenez, Q positiboa da. Motorraren entropiaren aldaketa hedapen isotermikoan hau da:

Konpresio isotermikoan, motorrak 200 J bero (Q) baztertzen ditu 100 K-ko tenperaturan (T). Motorrak beroa baztertzen duenez, Q-k zeinu negatiboa du. Motorraren entropiaren aldaketa konpresio isotermikoan hau da:

Entropia aldaketa osoa = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0

2. eta 3. adibideko galderatik, badirudi prozesu itzulgarri baten entropia-aldaketa osoa = 0 dela. Beste era batera esanda, prozesu itzulgarri batean, entropia osoa beti konstantea da.

4. galderaren adibidea:

2 kg-ko izotz kubo batek 0 tenperatura du. ^oC. Izotz kuboak ontzi batean jartzen dira eta eguzkitan lehortzen dira. Airetik eta eguzkitik bero gehigarria jasotzen dutenez, izotza urtzen da. Zehaztu izotzaren entropiaren aldaketa. (Uraren fusio-beroa = 3,34 x 10⁵ J/Kg)

Eztabaida

Izotzaren masa = 2 kg

Izotzaren tenperatura = 0 ^oC + 273 = 273 K

Uraren fusio-beroa = 3,34 x 10 5 J/Kg

2 kg izotz urtzeko behar den beroa:

Q = mL

Q = (2 kg)(3,34 x 10⁵ J/Kg)

Q = 6,68 x 10⁵ J

Q = 668 x 10³ J

Urtze prozesuan (izotza uretara), tenperatura konstantea da. Tenperatura konstantea denez, izotzaren entropiaren aldaketa kalkulatzen da.

5. galderaren adibidea:

26 graduko tenperaturan dagoen ur edalontzi bat ^oC ur edalontzi batekin nahastuta, 22ko tenperaturan ^oC. Edalontziko uraren masa = 2 kg bada, zehaztu uraren entropiaren aldaketa. Demagun ur beroa eta ur hotza ontzi itxi eta ondo isolatu batean nahasten direla. Bero-transferentzia prozesu itzulezina da.

Eztabaida

Uraren bero espezifikoa (c) = 4180 J/Kg C^o

Uraren masa = 2 Kg (uraren masa bera).

Uraren masa berdina denez, nahastearen azken tenperatura = 24 ^oC (26) ^oC + 22 ^oC / 2 = 48 ^oC / 2 = 24 ^oC).

Ur beroak askatzen duen bero kantitatea bere tenperatura 26 gradutik jaisten denean. ^oC - 24 ^oC:

Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg C^o)(26 ^oC - 24 ^oC) = (2 Kg)(4180 J/kg C^o)(2 ^oC) = 16720 J

Ur hotzak xurgatzen duen bero kopurua bere tenperatura 22 °C-tik 24 °C-ra igotzean:

Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg C^o)(24 ^oC - 22 ^oC) = (2 kg)(4180 J/kg C^o)(2 ^oC) = 16720 J

Entropia aldaketa osoa = Ur beroaren entropiaren aldaketa + ur hotzaren entropiaren aldaketa

Ur beroaren batez besteko tenperatura = (26 ^oC + 24 ^oC) / 2 = 50 ^oC / 2 = 25 ^oC ‐‐‐‐25 + 273 = 298 K

Ur hotzaren batez besteko tenperatura = (22 ^oC + 24 ^oC) / 2 = 46 ^oC / 2 = 23 ^oC ‐‐‐‐23 + 273 = 296 K

Ur beroak beroa askatzen du, beraz, Q negatiboa da. Alderantziz, ur hotzak beroa xurgatzen du, beraz, Q positiboa da. Gogoratu Q zeinuaren konbentzioa (termodinamikaren lehen legea).

Δ S Guztira = Δ S ur beroa + Δ S ur hotza

Δ S Guztira = ‐ 56,107 J/K + 56,486 J/K

ΔS Guztira = 0,379 J/K

Entropia osoa 0,379 J/K handitzen da

Sistemaren zati batzuen entropia gutxitzen den arren (‐56,107 J/K), sistemaren zati batzuen entropia handiagoa da (+ 56,486 J/K), eta, beraz, entropia osoa beti handitzen da (+ 0,379 J/K).

Prozesu itzulezin batean entropia totalaren igoera ez da soilik goian aztertu dugun ur beroaren eta hotzaren nahastearen arteko bero-transferentziari aplikatzen, baizik eta zientzialariek aztertutako kasu guztietan ere aplikatzen da. Entropia totala beti konstante mantentzen da prozesua itzulgarria bada. Prozesua itzulezina bada, entropia totala beti handitzen da.

Funtsean, gure eguneroko bizitzako prozesu natural guztiak itzulezinak dira, beraz, entropia osoa nahitaez handitzen da. Gertakari hau honako lerro honetan laburbiltzen da:

Prozesu itzulezin batean, sistemaren eta ingurunearen entropia totala beti handitzen da.

Esaldi etzan hau termodinamikaren bigarren legearen adierazpen orokorra da. Termodinamikaren bigarren legea fisikaren beste legeetatik desberdina da neurri batean. Normalean, lege fisikoak ekuazio gisa (adibidez, Newtonen legeak) edo kontserbazio lege gisa (adibidez, energiaren kontserbazio legea) adierazten dira.

Entropia desordenaren neurria da

Entropia desordenaren neurritzat har daiteke. Termodinamikaren bigarren legearen adierazpen orokorrari dagokionez, desordena handitzeko joera du prozesu itzulezinetan. Beste era batera esanda, prozesu itzulezin orok funtsean desordena egoera batera eramaten du. Desordenaren esanahia hemen ez dago argi, beraz, eguneroko bizitzan gertatzen diren prozesu itzulezinen adibideak erabiliz azalduko da.

Garrantzitsua da kontuan izatea entropiaren kontzeptua hasieran energia-formaren aldaketak eta energia-transferentzia inplikatzen zituzten prozesu itzulezinenekin bakarrik lotzen zela. Zurtoinetik askatu eta lurra jo arte libreki erori ondoren, mangoa ez da inoiz gorantz irristatzen. Bultzatzen dugun eta gero gelditzen dugun liburua ez da inoiz guregana itzultzen. Hauek dira energia-formaren aldaketekin eta objektu batetik bestera energia-transferentziarekin lotutako prozesu itzulezinen adibide batzuk. Prozesu hauek norabide bakarrean bakarrik gertatzen dira, baina inoiz ez kontrako norabidean. Mangoa ez da inoiz bere kabuz gorantz irristatzen, zeren... barne-energia bihurtuta energia zinetikoaLiburua ez da inoiz guregana irristatzen, marruskadurak sortutako beroa energia zinetiko bihurtzen baita.

Unibertsoan gertatzen diren prozesu itzulezinak ez daude energia formen eta energia-transferentziaren aldaketekin bakarrik lotuta. Jaio ondoren, haurtxo, ume, nerabe, heldu bihurtzen gara, gero zahartu eta usteltzen gara eta azkenean hiltzen gara 😉 Ikusi al duzu inoiz agure bat haurtxo bihurtzen? Inoiz ez... Erabiltzen dugun telefono mugikorra aspertu eta hondatu egiten da denborarekin... Hasieran leuna eta indartsua zen auto berri bat ez hain leuna eta ahula bihurtzen da urte batzuk erabili ondoren. Ikusi al duzu inoiz auto zahar bat bat-batean berriro berri bihurtzen? Edo zure telefono mugikor gogokoena egunero leunagoa eta hobea bihurtzen da? Inoiz ez... Erabili ondoren, telefono mugikorra aspertu eta hondatu egiten da. Autoak berdinak dira... Hauek dira energia formen eta energia-transferentziaren aldaketekin eta energia-transferentziarekin zerikusirik ez duten prozesu itzulezinen adibide batzuk... Orain, unibertsoan gertatzen diren prozesu natural guztiak itzulezinak direla konturatu ondoren, entropiaren kontzeptua zabaltzen da. Eztabaidak ez ditu prozesu termodinamikoak bakarrik hartzen, unibertsoko beste prozesu itzulezin asko ere barne hartzen ditu.

Orain, eguneroko bizitzan gertatzen diren prozesu itzulezin batzuk aztertuko ditugu. Lehenik eta behin, prozesu itzulezin sinple bat aztertuko dugu. Sarrera bat besterik ez da hau, entropiaren kontzeptua eta prozesu itzulezinekin duen harremana ulertzeko.

Adibidez, demagun hainbat kanika gorri eta urdin dituzula. Kanikak ontzi batean jartzen dira. Kanika urdinak behean txukun antolatuta daude, eta kanika gorriak goian (ezkerreko irudia). Ontzian dituzun kaniken antolamendua oso ordenatua dirudi… Beheko aldea guztiz urdina da, goiko aldea guztiz gorria.

Ondoren, ontzia gora eta behera astintzen edo mugitzen duzu. Ontzia gora eta behera mugitzen denez, hasieran oso erregularra zen kaniken antolamendua aldatu egiten da berriro irregularra bihurtuz (eskuineko irudia). Kanika gorriak eta urdinak nahasten dira 😉 Zenbat eta gehiago astintzen duzun, orduan eta irregularragoa bihurtzen da kaniken antolamendua… Posible al da astindu ondoren, kaniken antolamendua lehen bezala erregularra bihurtzea? Ezinezkoa da… Mesedez, frogatu sinesten ez baduzu. Ezinezkoa da kanikak lehen bezala erregular bihurtzea… Hau prozesu itzulezin baten adibidea da. Prozesu itzulezin bat bizi ondoren, hasieran oso erregularra zen kaniken antolamendua aldatu egiten da irregularra bihurtuz. Erregulartasuna irregulartasun bihurtu da…

Gauza bera gertatzen da beste prozesu itzulezinen batzuetan. Objektu bero bat eta objektu hotz bat ukitzen ditugunean, beroa automatikoki isuriko da objektu berotik objektu hotzera... Beroak isuria gelditzen du kontaktuan dauden bi objektuek tenperatura bera lortzen dutenean. Prozesu hau itzulezina da... Beno, hasieran molekulen bi antolamendu ditugu, hots, batez besteko energia zinetiko handia duten molekulak (objektu beroa osatzen duten molekulak) eta batez besteko energia zinetiko txikia duten molekulak (objektu hotza osatzen duten molekulak). Objektu beroak eta objektu hotzak tenperatura berera iristen direnean (molekulek batez besteko energia zinetiko bera dute), ezin ditugu molekulen bi antolamenduak bereizi. Hasieran erregularra zen molekulen antolamendua aldatu egiten da irregular bihurtu arte. Goiko kaniken antolamenduaren antzera... Bi objektuek tenperatura berera iristen direnean, molekulen antolamendu erregularra irregular bihurtzen da (irregulartasuna handitzen da beroaren transferentzia itzulezinari esker).

Gainera, objektu bero batetik objektu hotz batera doan bero-fluxua tenperatura altuko eskualde batetik tenperatura baxuko eskualde batera doan bero-fluxutzat har daiteke bero-motor batean. Tenperatura altuko eskualde batetik tenperatura baxuko eskualde batera doan bero-fluxuak bero-motor bati lana egitea ahalbidetzen dio. Bero-motor batek ezin du lanik egin bero-fluxurik gabe. Beraz, nahastearen tamainaren eta lana egiteko gaitasunaren arteko erlazioa ezar dezakegu. Tenperatura bera lortu ondoren, ez dago bero-fluxu gehiago objektu berotik objektu hotzera (nahastea handitzen da). Bero-fluxurik ezak bero-motor bati lana egitea eragozten dionez, esan dezakegu lana egin ezin duen sistema batek nahaste handia duela, eta lana egin dezakeen sistema batek, berriz, nahaste baxua...

Emaitza hauetatik, energia formen eta desordenaren neurriaren arteko erlazioari buruzko ondorioak atera ditzakegu. Funtsean, lana egiteko erabil daitekeen energia mota energia potentziala da. Uraren energia potentzial grabitatorioa turbina bat mugitzeko erabil daiteke. Petrolioaren energia potentzial kimikoa ibilgailu bat mugitzeko erabil daiteke. Gure gorputzeko energia potentzial kimikoa lana egiteko, bidaiatzeko, ikasteko erabil daiteke... Mango baten energia potentzial grabitatorioa etxe baten teilatuan dagoen isuri bat konpontzeko erabil daiteke 😉 Energia mota erabilgarriak lana egiteko erabil daitezkeenez, esan dezakegu energia mota erabilgarriak ordenatuagoak direla, eta energia mota alferrikakoak, berriz, desordenatuagoak. Energia alferrikako motak barne-energia eta beroa dira... Lurra jo ondoren, mangoa ez da inoiz berriro gorantz irristatzen, barne-energia energia zinetiko bihurtzen baita...

Liburua bultzatu ondoren, liburua mugitzen da. Marruskaduraren presentziak liburua geldiarazten du... Kasu honetan, liburuaren energia zinetikoa bero bihurtu da (beroa marruskaduraren ondorioz sortzen da). Egia esan, geldirik dagoen liburua ez da guregana itzultzen, beroa energia zinetiko bihurtu delako... Bi adibide hauek erakusten dute beroa bi energia mota alferrikako direla. Energia mota alferrikakoak ezin dira lana egiteko erabili. Beraz, esan dezakegu beroak eta barne-energiak irregulartasun handia dutela...

Funtsean, energia mota aldatzeko prozesuak, energia mota erabilgarri batetik energia mota alferrikako batera, beti handitzen du desordena... Argotian, entropia beti handitzen da energia mota aldatzeko prozesuan... Entropia beti handitzen denez denborarekin, energia mota erabilgarri guztiak forma alferrikakoetara aldatuko dira. Energia beti kontserbatuko da energia mota aldatzeko prozesuan, baina ordenatua den eta lana egiteko erabil daitekeen energia mota forma irregular batera aldatzen da eta ezin da lana egiteko erabili...

Entropia eta estatistika

Aurretik, entropia desordenaren neurria dela eztabaidatu genuen. Prozesu itzulezin orok, funtsean, desordena handiko egoera batera eramaten du. Ideia hau abstraktua eta lausoa iruditu daiteke. Entropiaren kontzeptua hobeto ulertzeko, ikuspegi estatistikoa erabil dezakegu. Entropiaren kontzeptua ikuspegi estatistikoa erabiliz ulertzea Ludwig Boltzmannek (1844–1906) erabili zuen lehen aldiz.

Artikulu honen hasieran, azaldu zen entropia sistema baten egoera mikroskopikoa deskribatzen duen kantitate bat dela. Egoera makroskopikoak deskribatzen dituzten kantitateak zuzenean jakin daitezke, baina egoera mikroskopikoak deskribatzen dituzten kantitateak ezin dira. Egoera mikroskopikoa ulertzeko, egoera makroskopikoen eta mikroskopikoen arteko erlazioa azter dezakegu.

Ehun errupiako txanpon bat duzu? Ehun errupiako txanpon batek bi alde ditu: alde batean Garuda hegazti bat irudikatzen da eta bestean 100 errupia hitza. Beraz, adibidez, laurehun errupiako txanponak badituzu... laurehun errupiako txanpon guztiak lurrera botatzen badituzu, bost emaitza desberdin egongo dira jaurtiketa bakarrean:

Lehenik, Garuda hegaztiaren irudi guztiak agertzen dira (4 irudi);

Bigarrenik, Garuda hegaztiaren 3 irudi agertzen dira, ehun errupiako idazki 1 (3 irudi, idazki 1);

Hirugarrenik, Garuda hegaztiaren 2 irudi agertzen dira, 2 hitz ehun rupia (2 irudi, 2 hitz);

Laugarren, Garuda hegazti baten irudi 1 agertzen da, ehun rupiako 3 hitz agertzen dira (irudi 1, 3 hitz);

Bosgarren, ehun errupia hitzak agertzen dira (4 hitz)…

Bost irudi edo idazki posible hauei egoera makroskopikoak deitzen diegu (makro = handia). Alderantziz, lau txanponak irudi edo idazki gisa irudikatzen baditugu, egoera mikroskopikoak adierazten ari gara (mikro = txikia).

Jaurtiketa batean, 16 egoera mikroskopiko posible daude (Txanpon bakoitzak bi aukera ditu. Lau txanponek 16 aukera dituzte = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Probabilitate handiena 2 irudi eta 2 idazki agertzea da (16 egoera mikroskopikoetatik 6 egoera mikroskopiko posible daude - 6/16 x % 100 = % 37,5). Bestalde, probabilitate txikiena 4 irudi edo 4 idazki agertzea da (Bakoitzak egoera mikroskopiko posible 1 du - 1/16 x % 100 = % 6,25). Hemen eztabaidatzen ari garena aukera edo probabilitatea besterik ez da... Txanponak 16 aldiz botatzen baditugu, ez da ziurra 2 irudi eta 2 idazki 6 aldiz agertuko direnik. Baina txanponak milaka aldiz botatzen baditugu, 2 irudi eta 2 idazki agertzeko probabilitatea % 37,5era hurbildu daiteke.

Hobe da frogatzea... Mesedez, bota laurehun errupiako txanponak 100 aldiz (1000 aldiz ahal baduzu 😉). Jaurtiketa bakarrean lortutako datuak erregistratu... Txanponak 100 aldiz bota ondoren, 2 irudi eta 2 idazki agertzen direla ikusiko duzu gehienetan. Zenbat eta jaurtiketa gehiago egin, orduan eta 2 irudi eta 2 idazki lortzeko probabilitatea jaurtiketa guztien % 37,5era hurbiltzen da.

Lehen 4 txanpon bakarrik aztertzen genituen. Txanpon kopurua handitzen badugu, egoera mikroskopikoen kopurua handitzen da. Adibidez, 100 txanpon ditugu… Jaurtiketa bakarrean, 2 x 100 = 1,27 x 10^30 egoera mikroskopiko posible daude… Probabilitate handiena 50 irudi eta 50 idazki agertzea da (1,27 x 10^30 egoera mikroskopikoetatik 1,01 x 10^29 egoera mikroskopiko posible daude). Alderantziz, probabilitate txikiena 100 irudi edo 100 idazki agertzea da (bakoitzak egoera mikroskopiko posible bakarra du, 1,27 x 10^30 egoera mikroskopikoetatik). Oso txikia eta ia ezinezkoa… 1000 txanpon baditugu, 1000 irudi edo 1000 idazki agertzeko probabilitatea are txikiagoa eta gero eta ezinezkoagoa da, noski.

Hau entropiaren kontzeptuarekin erlazionatzeko, suposa dezakegu irudi guztiak edo testu guztia antolamendu ordenatuan daudela, eta irudien erdia eta testuaren erdia, berriz, antolamendu irregularrean daudela. Zenbat eta txanpon gehiago izan, orduan eta txikiagoa da antolamendu ordenatu bat (irudi guztiak edo testu guztia) lortzeko probabilitatea edo aukera, eta ia ezinezkoa bihurtzen da. Alderantziz, antolamendu irregular batek (irudien erdia eta testuaren erdia) probabilitate edo aukera askoz handiagoa du. Emaitza honetatik, badirudi irregulartasuna estuki lotuta dagoela probabilitatearekin. Egoera probableena egoera irregularra da, eta egoera probableena, berriz, egoera ordenatua.

Termodinamikaren bigarren legearen adierazpen orokorrak, lehenago aztertu dugunak, dio entropia, edo desordena, beti handitzen dela prozesu itzulezin guztietan. Termodinamikaren bigarren legearen adierazpen hau probabilitate-adierazpen gisa uler daiteke. Horrek esan nahi du unibertsoan gertatzen den prozesu bakoitza dela probabilitate edo aukera handiena duena. Termodinamikaren bigarren legeak ez du debekatzen entropia gutxitzea prozesu itzulezin guztietan, baina probabilitatea oso txikia da, ia ezinezkoa. Alderantziz, entropia handitzeak probabilitate askoz handiagoa du. Lehenago aztertu ditugun txanpon kopurua 100 baino ez zen... errealitatean, 6,02 x 10 daude.²³ molekulak… zenbaki oso handia da hau. Zenbaki honen egoera mikroskopiko posibleak oso handiak dira, noski, beraz, edozein ordenak aukera oso txikia du, ia ezinezkoa…

Lurrera edalontzi bat erortzen badugu, lurrean sakabanatuta dauden beira zatiak berriro bildu eta lehen bezala edalontzi oso bat osa dezakete. Baina hori gertatzeko aukera hain txikia da, ezen ezinezkoa baita... beira oraindik osorik dagoenean, molekulen posizioa ordenatuagoa da. Beira erortzen denean hautsi arte, beira zatiak lurrean sakabanatuta geratzen direnean, molekulen posizioa desordenatu egiten da. Posizio ordenatu batera itzultzeko aukera hain txikia da, ezen beira molekulak berriro biltzea espero izatea ezinezkoa baita. Objektu bero bat eta objektu hotz bat ukitzen baditugu, beroa bere kabuz isuriko da objektu berotik objektu hotzera... objektu beroek ausaz eta azkar mugitzen diren molekulak dituzte, aldiz, objektu hotzak osatzen dituzten molekulen mugimendua ez da oso azkarra. Molekula azkar mugitzen diren hauek elkarren aurka jotzeko edo objektu hotzera gurutzatzeko aukera askoz handiagoa da poliki mugitzen diren molekulen aukera baino... azkarra denak lortzen du 😉 beroa objektu hotz batetik objektu bero batera mugi daiteke, baina hori gertatzeko aukera askoz txikiagoa da.

Goiko ilustrazioko urdin eta gorri koloreko kanikak jatorrizko antolamendu erregularrera itzul daitezke. Baina antolamendu ordenatu batera itzultzeko aukera askoz txikiagoa da. Antolamendu desordenatu batek aukera askoz handiagoa du. Era berean, gasak ontzi itxi batean jasaten duen hedapen askea. Ontziak bi ganbera ditu, eta bi ganberak hesi batez bereizita daude. Hasieran, gasa ezkerreko ganberan dago. Hesia kentzen denean, gas molekulak eskuineko ganberara joango dira. Eskuineko ganbera hutsik dago, eta ezkerreko ganberak ausaz mugitzen diren molekulak ditu. Hesia kentzen denean, molekulek aukera handia dute ganbera hutsera igarotzeko. Molekulek bi ganbera dituen ontziaren bolumen osoa bete ondoren, posible al da molekula guztiek ezkerreko ganbera berriro betetzea? Posible da, baina probabilitatea oso txikia da. Mol bakar batean, 6,02 x 10 daude²³ molekulak… molekula guztiak ezkerreko espazioan egoteko probabilitatea milioi batetik bat da. Milioi batetik bat probabilitate oso txikia eta ia ezinezkoa da…

Termodinamikaren bigarren legeak dio unibertsoan gertatzen den prozesu oro dela prozesu probableena. Naturako prozesu batek aurrera egiten duen norabidea (entropia handiagorantz) zoriaren edo probabilitatearen araberakoa da... nahasteak gertatzeko probabilitate askoz handiagoa du eta, beraz, gertatzeko probabilitate handiagoa du...

Entropia = denboraren gezia

Entropiari denboraren gezia ere deitzen zaio, denborak igarotzen duen norabidea adierazten baitigu. Prozesu natural ororen norabidea desordenarantz doa. Kontrakoa ikusten badugu, hau da, desordena bera ordena bihurtzen bada, gertaera alderantzizkoa dela esan dezakegu. Lurrean sakabanatutako beira zatiak berriro biltzen eta berriro edalontzi oso bat osatzen ikusten baditugu, gertaera alderantzizkoa dela esan dezakegu. Hori ez da inoiz gertatzen gure eguneroko bizitzan, eta gertatuko balitz, termodinamikaren bigarren legea urratuko luke. Kasu honetan, denbora ez da inoiz atzera egiten eta desordena ez da inoiz automatikoki ordena bihurtzen. Gure bizitzan gertakaririk probableena eta konstanteena ordena beti desordenarantz mugitzea da; denbora beti aurrera doa, ez atzera. Adineko pertsona bat haurtxo bihurtzen bada, hau anormaltzat eta termodinamikaren bigarren legearen urraketatzat hartuko genuke.