Óreiða

Entropíumál

Í fyrri umræðu skoðuðum við nokkrar sérstakar fullyrðingar um annað lögmál varmafræðinnar. Það skal tekið fram að þessar sérstöku fullyrðingar geta aðeins útskýrt ákveðin óafturkræf ferli. Fullyrðing Clausius útskýrir aðeins varmaflutning og tengsl hans við virkni ísskápa. Fullyrðingar Kelvins og Plancks tengjast virkni varmavéla . Í meginatriðum tengjast þessar tvær fullyrðingar varmaflutningi. Það eru mörg önnur óafturkræf ferli sem ekki er hægt að útskýra með þessum tveimur fullyrðingum.

Sértæk fullyrðing um annað lögmál varmafræðinnar getur ekki útskýrt öll óafturkræf ferli, þannig að við þurfum almennari fullyrðingu. Þessi almenna fullyrðing á að útskýra öll óafturkræf ferli sem eiga sér stað í alheiminum. Almenna fullyrðingin um annað lögmál varmafræðinnar var ekki sett fram fyrr en um miðja nítjándu öld, með stærð sem kallast entropía (S). Hægt er að líta á entropíu sem mælikvarða á óreglu. Magn entropíunnar var fyrst kynnt af Clausius og leiddi af Carnot-hringnum (fullkominni varmavél). Samkvæmt Clausius er stærð breytingarinnar á entropíu sem kerfi upplifir, þegar kerfið fær viðbótarhita (Q) við fast hitastig, tjáð með jöfnunni:

Entropía er stærð sem lýsir smásæju ástandi kerfis og því er ekki hægt að mæla hana beint. Við skoðum aðeins breytinguna á entropíu. Hún er svipuð breytingunni á orku í fyrsta lögmáli varmafræðinnar.

Dæmi um spurningu 1:

Magn af gasi í íláti gengst undir útþenslu. Hver er breytingin á entropíu gassins?

Umræða

Í aðferð við þjöppun fer enginn hiti inn í kerfið eða út úr því (gas). Þar sem Q = 0, er ΔS = 0. Entropía kerfisins helst stöðug. Hvað með aðferð við þjöppun? Hún er í raun það sama. Í aðferð við þjöppun fer enginn hiti inn í kerfið eða út úr því (Q = 0). Þess vegna er entropía kerfisins stöðug.

Dæmi um spurningu 2:

Carnot-vél tekur við 2000 J af varma við 500 K, vinnur verk og hafnar ákveðnu magni af varma við 350 K. Ákvarðið magn varma sem hafnað er og heildarbreytingu á entropíu í vélinni á einni lotu.

Umræða

Ef kerfið tekur við hita er Q jákvætt, ef kerfið gefur frá sér hita er Q neikvætt. Kerfið í þessu tilfelli er Carnot-vél.

Á einni lotu gengst Carnot-vél í gegnum tvö afturkræf jafnhitaferli (jafnhitaþensla + jafnhitaþjöppun) og tvö afturkræf sjálfhitaferli (jafnhitaþensla og sjálfhitaþjöppun). Við sjálfhitaþenslu- og þjöppunarferlana fer enginn hiti inn í kerfið eða út úr því (Q = 0). Þar sem Q = 0 er breytingin á entropíu við sjálfhitaferlið = 0.

Við jafnhitaþenslu tekur vélin upp 2000 J af hita (Q) við hitastig (T) upp á 500 K. Þar sem vélin tekur upp hita er Q jákvætt. Breytingin á entropíu vélarinnar við jafnhitaþenslu er:

Við jafnhitaþjöppun hafnar vélin 1400 J af hita (Q) við hitastig (T) upp á 350 K. Þar sem vélin hafnar hita hefur Q neikvætt form. Breytingin á entropíu vélarinnar við jafnhitaþjöppun er:

Heildarbreyting á entropíu = 4 J/K - 4 J/K = 0

Dæmi um spurningu 3:

Varmavél tekur við 600 Júlum af varma (Q) við 300 ^° C, vinnur verk og hafnar ákveðnu magni af varma við 100 ^° C. Ákvarðið magn varma sem hafnað er og heildarbreytingu á entropíu í vélinni á einni lotu...

Umræða

T _H = 300 K

Q _H = 600 J

T _L = 100 K

Q _L = ?

Á einni lotu gengst Carnot-vél í gegnum tvö afturkræf jafnhitaferli (jafnhitaþensla + jafnhitaþjöppun) og tvö afturkræf sjálfhitaferli (jafnhitaþensla og sjálfhitaþjöppun). Við sjálfhitaþenslu- og þjöppunarferlana fer enginn hiti inn í kerfið eða út úr því (Q = 0). Þar sem Q = 0 er breytingin á entropíu við sjálfhitaferlið = 0.

Við jafnhitaþenslu tekur vélin upp 600 J af hita (Q) við hitastig (T) upp á 300 K. Þar sem vélin tekur upp hita er Q jákvætt. Breytingin á entropíu vélarinnar við jafnhitaþenslu er:

Við jafnhitaþjöppun hafnar vélin 200 J af hita (Q) við hitastig (T) upp á 100 K. Þar sem vélin hafnar hita hefur Q neikvætt form. Breytingin á entropíu vélarinnar við jafnhitaþjöppun er:

Heildarbreyting á entropíu = 2 J/K - 2 J/K = 0

Af dæmispurningu númer 2 og dæmispurningu númer 3 virðist sem heildarbreyting á óreiða fyrir afturkræft ferli = 0. Með öðrum orðum, í afturkræfu ferli er heildaróreiðan alltaf stöðug.

Dæmi um spurningu 4:

2 kg ísmoli hefur hitastig upp á 0 ^° C. Ísmolinn er settur í ílát og útsettur fyrir sólarljósi. Vegna aukins hita frá loftinu og sólinni bráðnar ísinn. Ákvarðið breytinguna á óreiðu íssins. (Brunavarmi vatns = 3,34 x 105 ^J /kg)

Umræða

Massi íss = 2 kg

Íshiti = 0 ^° C + 273 = 273 K

Bræðsluvarmi vatns = 3,34 x 10⁻⁶ J/kg

Hitinn sem þarf til að bræða 2 kg af ís í vatn:

Q = ml

Q = (2 kg)(3,34 x 10^ ⁵ J/kg)

Q = 6,68 x ^10³ J

Q = 668 x ^10³ J

Við bráðnun (ís í vatn) er hitastigið stöðugt. Þar sem hitastigið er stöðugt er reiknuð út breyting á entropíu íssins.

Dæmi um spurningu 5:

Glas af vatni við 26 ^° C er blandað saman við glas af vatni við 22 ^° C. Ef massi vatns í glasinu = 2 kg, ákvarðaðu breytinguna á entropíu vatnsins. Gerðu ráð fyrir að heitt vatn og kalt vatn séu blandað saman í lokuðum, vel einangruðum íláti. Varmaflutningur er óafturkræft ferli.

Umræða

Eðlisvarmi vatns (c) = 4180 J/kg C ^o

Massi vatns = 2 kg (sami massi vatns).

Þar sem massi vatnsins er sá sami er lokahitastig blöndunnar = 24 ^° C (26 ^° C + 22 ^° C / 2 = 48 ^° C / 2 = 24 ^° C).

Magn varma sem losnar úr heitu vatni þegar hitastig þess lækkar úr 26 ^° C – 24 ^° C:

Q = mc Δ T = (2 kg)(4180 J/kg C ^o )(26 ^o C – 24 ^o C) = (2 Kg) (4180 J/kg C ^o )(2 ^o C) = 16720 J

Magn hita sem kalt vatn gleypir þegar hitastig þess hækkar úr 22°C – 24°C:

Q = mc Δ T = (2 kg)(4180 J/kg C ^o )(24 ^o C – 22 ^o C) = (2 kg)(4180 J/kg C ^o )(2 ^o C) = 16720 J

Heildarbreyting á óreiðu = Breyting á óreiðu heits vatns + breyting á óreiðu kalts vatns

Meðalhiti heits vatns = (26 ^° C + 24 ^° C) / 2 = 50 ^° C / 2 = 25 ^° C ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K

Meðalhiti kalt vatns = (22 ^° C + 24 ^° C) / 2 = 46 ^° C / 2 = 23 ^° C ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K

Heitt vatn gefur frá sér varma, þannig að Q er neikvætt. Aftur á móti gleypir kalt vatn varma, þannig að Q er jákvætt. Munið eftir Q-merkisreglunni (fyrsta lögmál varmafræðinnar).

ΔS Samtals = ΔS heitt vatn + ΔS kalt vatn

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

ΔS Samtals = 0,379 J/K

Heildaróreiðan eykst um 0,379 J/K

Þó að entropía sumra hluta kerfisins minnki (-56,107 J/K), þá eykst entropía sumra hluta kerfisins meira (+ 56,486 J/K) þannig að heildarentropían eykst alltaf (+ 0,379 J/K).

Aukning á heildaróreiða í óafturkræft ferli á ekki aðeins við um varmaflutning milli heita og kalda vatnsblöndunnar sem við greindum hér að ofan, heldur einnig um öll tilvik sem vísindamenn hafa rannsakað. Heildaróreiða helst alltaf stöðug ef ferlið er afturkræft. Ef ferlið er óafturkræft eykst heildaróreiða alltaf.

Í meginatriðum eru öll náttúruleg ferli í daglegu lífi okkar óafturkræf, þannig að heildaróreiða eykst óhjákvæmilega. Þessi staðreynd er dregin saman í eftirfarandi línu:

Í óafturkræfum ferlum eykst heildaróreiða kerfisins og umhverfisins alltaf.

Þessi skáletraða setning er almenn yfirlýsing um annað lögmál varmafræðinnar. Annað lögmál varmafræðinnar er nokkuð frábrugðið öðrum lögmálum eðlisfræðinnar. Venjulega eru lögmál eðlisfræðinnar sett fram sem jöfnur (t.d. lögmál Newtons) eða sem varðveislulögmál (t.d. lögmál orkuvarðveislu).

Entropía er mælikvarði á óreglu

Hægt er að líta á óreiða sem mælikvarða á óreglu. Í tengslum við almenna fullyrðingu um annað lögmál varmafræðinnar hefur óregla tilhneigingu til að aukast í óafturkræfum ferlum. Með öðrum orðum, öll óafturkræf ferli leiða í raun til óregluástands. Merking óreglu hér gæti verið óljós, þannig að hún verður útskýrð með dæmum um óafturkræf ferli sem eiga sér stað í daglegu lífi.

Mikilvægt er að hafa í huga að hugtakið óreiða var upphaflega aðeins tengt óafturkræfum ferlum sem fela í sér breytingar á orkuformi og orkuflutning. Eftir að hafa losnað af stilknum og fallið frjálst þar til það lendir á jörðinni, rennur mangó aldrei upp á við. Bók sem við ýtum á og stöðvum síðan færist aldrei aftur að okkur. Þetta eru nokkur dæmi um óafturkræf ferli sem tengjast breytingum á orkuformi og orkuflutningi frá einum hlut til annars. Þessi ferli eiga sér aðeins stað í eina átt, en aldrei í gagnstæða átt. Mangó rennur aldrei upp á við af sjálfu sér vegna þess að innri orka þess breytist í hreyfiorku . Bók rennur aldrei að okkur vegna þess að hitinn sem myndast við núning breytist í hreyfiorku.

Óafturkræf ferli sem eiga sér stað í alheiminum tengjast ekki aðeins breytingum á orkuformum og orkuflutningi. Eftir fæðingu vöxum við upp í ungbörn, börn, unglinga, fullorðna, verðum síðan gömul og rotnandi og deyjum að lokum 😉 Hefur þú einhvern tíma séð gamlan einstakling breytast í barn? Aldrei… Síminn sem við notum verður daufur og skemmdur með tímanum… Nýr bíll sem upphaflega var mjúkur og öflugur verður minna mjúkur og veikburða eftir að þú hefur notað hann í nokkur ár. Hefur þú einhvern tíma séð gamlan bíl skyndilega verða nýjan aftur? Eða uppáhaldssíminn þinn verður mýkri og betri með hverjum deginum? Aldrei… Eftir notkun verður síminn daufur og skemmdur. Bílar eru eins… Þetta eru nokkur dæmi um óafturkræf ferli sem hafa ekkert að gera með breytingar á orkuformum og orkuflutningi…. Nú, eftir að hafa áttað sig á því að allir náttúrulegir ferlar sem eiga sér stað í alheiminum eru óafturkræfir, verður hugtakið óreiða víðtækara. Umræðan nær ekki aðeins yfir varmafræðileg ferli heldur einnig mörg önnur óafturkræf ferli í alheiminum.

Nú skulum við ræða nokkur óafturkræf ferli sem eiga sér stað í daglegu lífi. Fyrst skulum við skoða einfalt óafturkræft ferli. Þetta er bara kynning, svo þú skiljir hugtakið óreiða og tengsl þess við óafturkræf ferli.

Til dæmis, gerum ráð fyrir að þú hafir nokkrar rauðar og bláar kúlur. Kúlurnar eru settar í ílát. Bláu kúlurnar eru snyrtilega raðaðar neðst, en rauðu kúlurnar eru snyrtilega raðaðar efst (vinstri myndin). Raðsetning kúlnanna þinna í ílátinu lítur mjög skipulega út ... Botninn er allur blár, toppurinn er allur rauður.

Næst hristir þú ílátið upp og niður. Þar sem ílátið er fært upp og niður breytist uppröðun marmarakúlnanna, sem upphaflega var mjög regluleg, og verður óregluleg aftur (hægri myndin). Rauðu og bláu marmararnir blandast saman 😉 Því meira sem þú hristir það, því óreglulegri verður uppröðun marmarakúlnanna… Er mögulegt að eftir að hafa verið hrist verði uppröðun marmarakúlnanna eins og áður? Það er ómögulegt… Vinsamlegast sannaðu það ef þú trúir því ekki. Það er ómögulegt fyrir marmarakúlurnar að verða eins og áður… Þetta er dæmi um óafturkræft ferli. Eftir að hafa gengið í gegnum óafturkræft ferli breytist uppröðun marmarakúlnanna, sem upphaflega var mjög regluleg, og verður óregluleg. Regluleiki hefur breyst í óreglu…

Hið sama gerist í öðrum óafturkræfum ferlum. Þegar við snertum heitan hlut og kaldan hlut mun hiti streyma sjálfkrafa frá heita hlutnum til þess kalda... Hiti hættir að streyma eftir að hlutirnir tveir sem eru í snertingu ná sama hitastigi. Þetta ferli er óafturkræft... Í upphafi höfum við tvær raðanir sameinda, þ.e. sameindir sem hafa mikla meðalhreyfiorku (sameindirnar sem mynda heita hlutinn) og sameindir sem hafa litla meðalhreyfiorku (sameindirnar sem mynda kaldan hlutinn). Eftir að heiti hluturinn og kaldi hluturinn ná sama hitastigi (sameindirnar hafa sömu meðalhreyfiorku) getum við ekki lengur greint á milli raðanna tveggja. Raðan sameinda sem upphaflega var regluleg breytist í óreglulega mynd. Líkt og raðan á kúlunum hér að ofan... Eftir að hlutirnir tveir ná sama hitastigi breytist regluleg röðun sameindanna í óreglulega mynd (óregluleikinn eykst vegna óafturkræfrar varmaflutnings).

Ennfremur má líta á varmaflæði frá heitum hlut til kalds hlutar sem varmaflæði frá svæði með háan hita til svæðis með lágan hita í varmavél. Varmaflæði frá svæði með háan hita til svæðis með lágan hita gerir varmavél kleift að framkvæma vinnu. Varmavél getur ekki framkvæmt vinnu án varmaflæðis. Þannig getum við komið á sambandi milli stærðar truflunarinnar og getu hennar til að framkvæma vinnu. Eftir að sama hitastigi hefur verið náð er enginn varmaflæði frá heita hlutnum til þess kalda (truflunin eykst). Þar sem skortur á varmaflæði kemur í veg fyrir að varmavél framkvæmi vinnu getum við sagt að kerfi sem getur ekki framkvæmt vinnu hafi mikla truflun, en kerfi sem getur framkvæmt vinnu hafi litla truflun...

Út frá þessum niðurstöðum getum við dregið ályktanir um tengslin milli orkuforma og mælikvarða á óreglu. Í grundvallaratriðum er sú orkuform sem hægt er að nota til að vinna vinnu stöðuorka. Þyngdarorku vatns er hægt að nota til að hreyfa túrbínu. Efnafræðilega stöðuorku í olíu er hægt að nota til að hreyfa farartæki. Efnafræðilega stöðuorku líkama okkar er hægt að nota til að vinna, ferðast, læra... Þyngdarorku mangós er hægt að nota til að gera við leka í þaki húss 😉 Þar sem gagnlegar orkuform er hægt að nota til að vinna vinnu, getum við sagt að gagnlegar orkuform séu skipulegri en gagnslausar orkuform eru óreglulegri. Gagnslausar orkuform eru innri orka og hiti... Eftir að mangóið lendir á jörðinni rennur það aldrei upp aftur vegna þess að innri orkan breytist í hreyfiorku...

Eftir að við ýtum á bókina hreyfist hún. Núningur veldur því að bókin hættir að hreyfast... Í þessu tilfelli hefur hreyfiorka bókarinnar breyst í hita (hiti myndast vegna núnings). Í raun og veru rennur bókin sem er enn ekki til baka að okkur vegna þess að hitinn hefur breyst í hreyfiorku... Þessi tvö dæmi sýna að hiti eru tvær gagnslausar orkuform. Gagnslausar orkuform er ekki hægt að nota til að vinna vinnu. Þannig getum við sagt að hiti og innri orka hafi mikla óreglu...

Í grundvallaratriðum eykur ferlið við að breyta formi orku, úr gagnlegri orku í gagnslausa orku, alltaf óreglu... Í slangri eykst entropía alltaf við breytingu á orkuformi... Vegna þess að entropía eykst alltaf með tímanum munu allar gagnlegar orkuform breytast í gagnslaus form. Orka verður alltaf varðveitt við breytingu á orkuformi, en sú orkuform sem er skipuleg og hægt er að nota til að vinna vinnu breytist í óreglulegt form og er ekki hægt að nota til að vinna vinnu...

Óreiða og tölfræði

Áður ræddum við að entropía er mælikvarði á óreglu. Sérhver óafturkræf ferli leiðir í raun til mikillar óreglu. Þessi hugmynd kann að virðast óhlutstæð og óljós. Til að skilja hugtakið entropía betur getum við notað tölfræðilega nálgun. Ludwig Boltzmann (1844–1906) notaði fyrst tölfræðilega aðferð til að skilja hugtakið entropía.

Í upphafi þessarar greinar var útskýrt að entropía er stærð sem lýsir smásæju ástandi kerfis. Stærðir sem lýsa makróskópskum ástandi er hægt að þekkja beint, en stærðir sem lýsa smásæju ástandi er ekki hægt að þekkja. Til að skilja smásæju ástandið getum við skoðað sambandið milli makróskóps og smásæju ástanda.

Áttu hundrað rúpíumenningu? Hundrað rúpíumenning hefur tvær hliðar: önnur hliðin sýnir Garuda-fugl og hin hliðin sýnir orðið 100 rúpíur. Til dæmis, ef þú átt fjögur hundruð rúpíumenningu ... ef þú kastar öllum fjögur hundruð rúpíumenningunum á gólfið, þá verða fimm mismunandi útkomur í einu kasti:

Fyrst birtast allar myndirnar af Garuda-fuglinum (4 myndir);

Í öðru lagi birtast þrjár myndir af Garuda-fuglinum, ein áletrun upp á hundrað rúpíur (3 myndir, ein áletrun);

Í þriðja lagi birtast tvær myndir af Garuda-fuglinum, tvö orð sem eru hundrað rúpíur (2 myndir, tvö orð);

Í fjórða lagi birtist ein mynd af Garuda-fugli, þrjú orð sem eru hundrað rúpíur birtast (ein mynd, þrjú orð);

Í fimmta lagi birtast orðin hundrað rúpíur (4 orð)…

Við köllum þessar fimm mögulegu myndir eða skriftir makróskópísk ástand (makró = stórt). Ef við hins vegar táknum peningana fjóra sem myndir eða skriftir, þá erum við að lýsa smásæju ástandi (míkró = lítið).

Í einu kasti eru 16 mögulegar smásæjar aðstæður (Hver mynt hefur tvö tækifæri. Fjórar myntir hafa 16 tækifæri = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Mestar líkur eru á að 2 myndir og 2 áletranir birtist (Það eru 6 mögulegar smásæjar aðstæður af samtals 16 smásæjum stöðum - 6/16 x 100% = 37,5%). Hins vegar eru minnstu líkurnar á að 4 myndir eða 4 áletranir birtist (Hver hefur 1 mögulegt smásæjar aðstæður - 1/16 x 100% = 6,25%). Það sem við erum að ræða hér eru aðeins líkurnar eða líkurnar... Ef við köstum mynt 16 sinnum er ekki víst að 2 myndir og 2 áletranir birtist 6 sinnum. En ef við köstum mynt þúsund sinnum geta líkurnar á að 2 myndir og 2 áletranir birtist nálgast 37,5%.

Það er betra að sanna það ... Vinsamlegast kastaðu fjögur hundruð rúpíumenningu 100 sinnum (1000 sinnum ef þú getur 😉). Skráðu gögnin sem þú fékkst í einu kasti ... Eftir að hafa kastað peningunum 100 sinnum muntu komast að því að tvær myndir og tvær áletranir birtast oftast. Því fleiri sem köstin eru, því líklegra er að fá tvær myndir og tvær áletranir 37,5% af heildarfjölda kasta.

Áður skoðuðum við aðeins 4 peninga. Ef við aukum fjölda peninga þá eykst fjöldi smásæja ástanda. Til dæmis höfum við 100 peninga… Í einu kasti eru 2 100 = 1,27 x 10³¹ möguleg smásæ ástand… Mestar líkur eru á að 50 myndir og 50 áletranir birtist (Það eru 1,01 x 10³¹ möguleg smásæ ástand af samtals 1,27 x 10³¹ smásæ ástandi). Aftur á móti eru minnstu líkurnar á að 100 myndir eða 100 áletranir birtist (Hver hefur aðeins 1 mögulegt smásæja ástand af samtals 1,27 x 10³¹ smásæ ástandi). Mjög litlar og næstum ómögulegar… Ef við höfum 1000 peninga eru líkurnar á að 1000 myndir eða 1000 áletranir birtist auðvitað enn minni og sífellt ómögulegri.

Til að tengja þetta við hugtakið óreiða getum við gert ráð fyrir að allar myndirnar eða allur textinn séu í skipulegri röðun, en helmingur myndanna og helmingur textans séu í óreglulegri röðun. Því fleiri sem myntirnar eru, því minni verða líkurnar á að fá skipulega röðun (allar myndirnar eða allur textinn) og það verður nánast ómögulegt. Aftur á móti hefur óregluleg röðun (helmingur myndanna og helmingur textans) mun meiri líkur. Af þessari niðurstöðu virðist sem óregluleiki sé nátengd líkum. Líklegasta ástandið er óreglulegt ástand, en ólíklegasta ástandið er skipulegt ástand.

Almenna fullyrðingin um annað lögmál varmafræðinnar, sem við ræddum áðan, segir að óreiða, eða röskun, eykst alltaf í öllum óafturkræfum ferlum. Þessa fullyrðingu um annað lögmál varmafræðinnar má skilja sem líkindafullyrðingu. Þetta þýðir að öll ferli sem eiga sér stað í alheiminum eru þau sem hafa mesta líkur eða tækifæri. Annað lögmál varmafræðinnar bannar ekki minnkun á óreiða í öllum óafturkræfum ferlum, en líkurnar eru mjög litlar, jafnvel næstum ómögulegar. Aftur á móti hefur aukning á óreiða mun meiri líkur. Fjöldi aura sem við skoðuðum áðan var aðeins 100 ... í raun eru 6,02 x 10^23 ^sameindir í einu móli ... þetta er mjög stór tala. Möguleg smásjárleg ástand þessarar tölu eru auðvitað mjög stór, þannig að líkurnar á röð eru mjög litlar, næstum ómögulegar ...

Ef við sleppum glasi á gólfið gætu glerbrotin sem dreifð eru um gólfið safnast saman aftur og myndað heilt glas eins og áður. En líkurnar á að þetta gerist eru svo litlar að það er ómögulegt ... þegar glerið er enn ósnert er staðsetning sameindanna skipulegri. Þegar glerið fellur þar til það brotnar þannig að glerbrotin dreifast á jörðina verður staðsetning sameindanna óregluleg. Líkur á að það komist aftur í skipulega stöðu eru svo litlar að það er ómögulegt að búast við að glersameindirnar safnist saman aftur. Ef við snertum heitan hlut og kaldan hlut mun hiti streyma af sjálfu sér frá heita hlutnum til þess kalda ... heitir hlutir hafa sameindir sem hreyfast af handahófi og hratt, hins vegar er hreyfing sameindanna sem mynda kalda hluti ekki mjög hröð. Líkur á að þessar hraðhreyfanlegu sameindir rekist hvor á aðra eða komist yfir á kaldan hlut eru miklu meiri en líkur á að sameindir sem hreyfast hægt ... sá sem er fljótur nær því 😉 Hiti getur færst frá köldum hlut til heits hlutar, en líkurnar á að þetta gerist eru miklu minni.

Bláu og rauðu marmararnir á myndinni hér að ofan gætu farið aftur í upprunalega, reglulega uppröðun sína. En líkurnar á að fara aftur í skipulega uppröðun eru mun minni. Óregluleg uppröðun hefur mun meiri líkur. Eins gildir um frjálsa útþenslu sem gas í lokuðu íláti upplifir. Ílátið hefur tvö hólf, þar sem hólfin tvö eru aðskilin með hindrun. Í upphafi er gasið í vinstra hólfinu. Þegar hindrunin er fjarlægð munu gassameindirnar flykkjast til að fara yfir í hægra hólfið. Hægra hólfið er tómt, en vinstra hólfið inniheldur sameindir sem hreyfast af handahófi. Þegar hindrunin er fjarlægð eru miklar líkur á að sameindirnar fari yfir í tóma hólfið. Eftir að sameindirnar fylla allt rúmmál ílátsins sem hefur tvö hólf, er þá mögulegt fyrir allar sameindirnar að fylla vinstra hólfið aftur? Það er mögulegt, en líkurnar eru mjög litlar. Í einu móli einu eru 6,02 x 1023 ^sameindir ... líkurnar á að allar sameindirnar séu í vinstra hólfinu eru 1 á móti milljón. Einn á móti milljón er mjög lítil líkur og næstum ómögulegt ...

Önnur lögmál varmafræðinnar segir okkur að sérhvert ferli sem á sér stað í alheiminum sé líklegasta ferlið. Sú leið sem ferli í náttúrunni fer (í átt að hærri óreiðu) er ákvörðuð af tilviljun eða líkindum ... óreglu hefur mun meiri líkur á að eiga sér stað og er því líklegri til að eiga sér stað ...

Óreiða = ör tímans

Óreiða er einnig kölluð ör tímans því hún segir okkur í hvaða átt tíminn líður. Stefna allra náttúrulegra ferla er í átt að óreglu. Ef við sjáum hið gagnstæða, það er að segja, óregluna sjálfa breytast í röð, getum við sagt að atburðurinn sé öfugur. Ef við sjáum dreifð glerbrot á gólfinu safnast saman aftur og mynda heilt glas aftur, getum við sagt að atburðurinn sé öfugur. Þetta gerist aldrei í daglegu lífi okkar, og ef það gerðist, myndi það brjóta gegn öðru lögmáli varmafræðinnar. Í þessu tilfelli færist tíminn aldrei aftur á bak og óregla breytist aldrei sjálfkrafa í röð. Líklegasta og stöðugasta atvikið í lífi okkar er að röð færist alltaf í átt að óreglu; tíminn færist alltaf áfram, ekki aftur á bak. Ef gamall einstaklingur breytist í ungbarn, myndum við telja það óeðlilegt og brot á öðru lögmáli varmafræðinnar.