Entropie Materie
În discuția anterioară, am studiat mai multe afirmații specifice ale celei de-a doua legi a termodinamicii. Trebuie menționat că aceste afirmații specifice pot explica doar anumite procese ireversibile. Afirmația Clausius explică doar transferul de căldură și relația acestuia cu principiul de funcționare al frigiderelor. Afirmațiile Kelvin și Planck se referă la principiul de funcționare al motoarelor termice . În esență, aceste două afirmații se referă la transferul de căldură. Există multe alte procese ireversibile care nu pot fi explicate folosind aceste două afirmații.
Afirmația specifică a celei de-a doua legi a termodinamicii nu poate explica toate procesele ireversibile, așa că avem nevoie de o afirmație mai generală. Se așteaptă ca această afirmație generală să explice toate procesele ireversibile care au loc în univers. Afirmația generală a celei de-a doua legi a termodinamicii a fost formulată abia la mijlocul secolului al XIX-lea, printr-o cantitate numită entropie (S). Entropia poate fi considerată o măsură a dezordinii. Cantitatea de entropie a fost introdusă pentru prima dată de Clausius și derivată din ciclul Carnot (un motor termic perfect). Conform lui Clausius, magnitudinea schimbării de entropie experimentată de un sistem, atunci când sistemul primește căldură suplimentară (Q) la o temperatură constantă, este exprimată prin ecuația:
Entropia este o mărime care descrie starea microscopică a unui sistem și, prin urmare, nu poate fi măsurată direct. Examinăm doar schimbarea entropiei. Este similară cu schimbarea energiei din prima lege a termodinamicii.
Exemplu de întrebare 1:
O cantitate de gaz dintr-un recipient suferă o expansiune adiabatică. Care este variația de entropie a gazului?
Pembahasan
În timpul unui proces adiabatic, nicio căldură nu intră și nu iese din sistem (gaz). Deoarece Q = 0, Δ S = 0. Entropia sistemului rămâne constantă. Dar compresia adiabatică? Este în esență la fel. În timpul compresiei adiabatice, nicio căldură nu intră și nu iese din sistem (Q = 0). Prin urmare, entropia sistemului este constantă.
Exemplu de întrebare 2:
Un motor Carnot primește 2000 J de căldură la 500 K, efectuează lucru mecanic și eliberează o anumită cantitate de căldură la 350 K. Determinați cantitatea de căldură eliberată și variația totală de entropie a motorului pe parcursul unui ciclu.
Pembahasan
Dacă sistemul primește căldură, Q este pozitiv, dacă sistemul eliberează căldură, Q este negativ. Sistemul pentru acest caz este un motor Carnot.
În timpul unui ciclu, un motor Carnot trece prin două procese izoterme reversibile (expansiune izotermă + compresie izotermă) și două procese adiabatice reversibile (expansiune adiabatică și compresie adiabatică). În timpul proceselor de expansiune și compresie adiabatică, nicio căldură nu intră și nu iese din sistem (Q = 0). Deoarece Q = 0, schimbarea entropiei în timpul procesului adiabatic = 0.
În timpul expansiunii izoterme, motorul absoarbe 2000 J de căldură (Q) la o temperatură (T) de 500 K. Deoarece motorul absoarbe căldură, Q este pozitiv. Variația de entropie a motorului în timpul expansiunii izoterme este:
În timpul compresiei izoterme, motorul respinge 1400 J de căldură (Q) la o temperatură (T) de 350 K. Deoarece motorul respinge căldură, Q are semn negativ. Variația de entropie a motorului în timpul compresiei izoterme este:
Schimbarea totală a entropiei = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0
Exemplu de întrebare 3:
Un motor termic primește 600 Jouli de căldură (Q) la o temperatură de 300 ° C, efectuează lucru mecanic și eliberează o anumită cantitate de căldură la o temperatură de 100 ° C. Determinați cantitatea de căldură eliberată și variația totală de entropie în motor pe parcursul unui ciclu...
Pembahasan
T H = 300 K
QH = 600 J
T L = 100 K
Q L = ?
În timpul unui ciclu, un motor Carnot trece prin două procese izoterme reversibile (expansiune izotermă + compresie izotermă) și două procese adiabatice reversibile (expansiune adiabatică și compresie adiabatică). În timpul proceselor de expansiune și compresie adiabatică, nicio căldură nu intră și nu iese din sistem (Q = 0). Deoarece Q = 0, schimbarea entropiei în timpul procesului adiabatic = 0.
În timpul expansiunii izoterme, motorul absoarbe 600 J de căldură (Q) la o temperatură (T) de 300 K. Deoarece motorul absoarbe căldură, Q este pozitiv. Variația de entropie a motorului în timpul expansiunii izoterme este:
În timpul compresiei izoterme, motorul respinge 200 J de căldură (Q) la o temperatură (T) de 100 K. Deoarece motorul respinge căldură, Q are semn negativ. Variația de entropie a motorului în timpul compresiei izoterme este:
Schimbarea totală a entropiei = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0
Din exemplul de întrebare numărul 2 și exemplul de întrebare numărul 3, se pare că schimbarea totală a entropiei pentru un proces reversibil = 0. Cu alte cuvinte, într-un proces reversibil, entropia totală este întotdeauna constantă.
Exemplu de întrebare 4:
Un cub de gheață de 2 kg are o temperatură de 0 ° C. Cubul de gheață este plasat într-un recipient și expus la lumina soarelui. Datorită căldurii suplimentare din aer și soare, gheața se topește. Determinați variația entropiei gheții. (Căldura de topire a apei = 3,34 x 105 J /kg)
Pembahasan
Masa gheții = 2 kg
Temperatura gheții = 0 ° C + 273°C = 273°K
Căldura de topire a apei = 3,34 x 10⁵ J/kg
Căldura necesară pentru topirea a 2 kg de gheață în apă:
Q = ml
Q = (2 kg)(3,34 x 10⁵ J /kg)
Q = 6,68 x 10⁻⁵ J
Q = 668 x 10⁻⁵ J
În timpul procesului de topire (de la gheață la apă), temperatura este constantă. Deoarece temperatura este constantă, se calculează variația entropiei gheții.
Exemplu de întrebare 5:
Un pahar cu apă la 26 ° C este amestecat cu un pahar cu apă la 22 ° C. Dacă masa apei din pahar = 2 kg, determinați variația de entropie a apei. Presupuneți că apa caldă și apa rece sunt amestecate într-un recipient închis, bine izolat. Transferul de căldură este un proces ireversibil.
Pembahasan
Căldura specifică a apei (c) = 4180 J/kg C₂O
Masa apei = 2 kg (aceeași masă de apă).
Deoarece masa apei este aceeași, temperatura finală a amestecului = 24 ° C (26 ° C + 22 ° C / 2 = 48 ° C / 2 = 24 ° C).
Cantitatea de căldură eliberată de apa caldă atunci când temperatura acesteia scade de la 26 ° C la 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
Cantitatea de căldură absorbită de apa rece când temperatura acesteia crește de la 22°C la 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
Schimbarea totală a entropiei = Schimbarea entropiei apei calde + schimbarea entropiei apei reci
Temperatura medie a apei calde = (26 ° C + 24 ° C) / 2 = 50 ° C / 2 = 25 ° C ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K
Temperatura medie a apei reci = (22 ° C + 24 ° C) / 2 = 46 ° C / 2 = 23 ° C ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K
Apa fierbinte eliberează căldură, deci Q este negativ. Invers, apa rece absoarbe căldură, deci Q este pozitiv. Rețineți convenția semnului Q (prima lege a termodinamicii).
Δ S Total = Δ S apă caldă + Δ S apă rece
Δ S Total = ‐ 56,107 J/K + 56,486 J/K
ΔS Total = 0,379 J/K
Entropia totală crește cu 0,379 J/K
Deși entropia unor părți ale sistemului scade (‐56,107 J/K), entropia unor părți ale sistemului crește cu o valoare mai mare (+ 56,486 J/K), astfel încât entropia totală crește întotdeauna (+ 0,379 J/K).
Creșterea entropiei totale într-un proces ireversibil nu este aplicabilă doar transferului de căldură dintre amestecul de apă caldă și rece pe care l-am analizat mai sus, ci se aplică și tuturor cazurilor studiate de oamenii de știință. Entropia totală rămâne întotdeauna constantă dacă procesul este reversibil. Dacă procesul este ireversibil, entropia totală crește întotdeauna.
În esență, toate procesele naturale din viața noastră de zi cu zi sunt ireversibile, așadar entropia totală crește inevitabil. Acest fapt este rezumat în următoarea replică:
Într-un proces ireversibil, entropia totală a sistemului și a împrejurimilor crește întotdeauna.
Această propoziție scrisă cu caractere cursive este o afirmație generală a celei de-a doua legi a termodinamicii. A doua lege a termodinamicii este oarecum diferită de alte legi ale fizicii. Legile fizicii sunt de obicei exprimate sub formă de ecuații (de exemplu, legile lui Newton) sau sub formă de legi ale conservării (de exemplu, legea conservării energiei).
Entropia este o măsură a dezordinii
Entropia poate fi considerată o măsură a dezordinii. În raport cu enunțul general al celei de-a doua legi a termodinamicii, dezordinea tinde să crească în procesele ireversibile. Cu alte cuvinte, fiecare proces ireversibil duce, în esență, la o stare de dezordine. Semnificația termenului „dezordine” aici poate fi neclară, așa că va fi explicată folosind exemple de procese ireversibile care au loc în viața de zi cu zi.
Este important de menționat că, inițial, conceptul de entropie a fost asociat doar cu procese ireversibile care implică schimbări ale formei de energie și transfer de energie. După ce se eliberează de pe tulpină și cade liber până atinge pământul, un mango nu alunecă niciodată în sus. O carte pe care o împingem și apoi o oprim nu se întoarce niciodată spre noi. Acestea sunt câteva exemple de procese ireversibile legate de schimbările formei de energie și de transferul de energie de la un obiect la altul. Aceste procese au loc doar într-o singură direcție, dar niciodată în direcția opusă. Un mango nu alunecă niciodată în sus de unul singur, deoarece energia sa internă este convertită în energie cinetică . O carte nu alunecă niciodată spre noi, deoarece căldura generată de frecare este convertită în energie cinetică.
Procesele ireversibile care au loc în univers nu sunt legate doar de schimbările formelor de energie și de transferul de energie. După ce ne naștem, ne transformăm în bebeluși, copii, adolescenți, adulți, apoi îmbătrânim și decădem și în final murim 😉 Ai văzut vreodată o persoană în vârstă transformându-se într-un bebeluș? Niciodată... Telefonul mobil pe care îl folosim devine tocit și se deteriorează în timp... O mașină nouă, care inițial era netedă și puternică, devine mai puțin netedă și slabă după ce o folosești câțiva ani. Ai văzut vreodată o mașină veche devenind brusc nouă? Sau telefonul tău mobil preferat devine din ce în ce mai neted și mai bun în fiecare zi? Niciodată... După ce este folosit, telefonul mobil devine tocit și se deteriorează. Mașinile sunt la fel... Acestea sunt câteva exemple de procese ireversibile care nu au nicio legătură cu schimbările formelor de energie și cu transferul de energie... Acum, după ce am realizat că toate procesele naturale care au loc în univers sunt ireversibile, conceptul de entropie devine mai larg. Discuția nu acoperă doar procesele termodinamice, ci include și multe alte procese ireversibile din univers.
Acum haideți să discutăm despre câteva procese ireversibile care au loc în viața de zi cu zi. Mai întâi, haideți să luăm în considerare un proces ireversibil simplu. Aceasta este doar o introducere, astfel încât să înțelegeți conceptul de entropie și relația sa cu procesele ireversibile.
De exemplu, să presupunem că aveți mai multe bile roșii și albastre. Bilele sunt așezate într-un recipient. Bilele albastre sunt aranjate frumos în partea de jos, în timp ce bilele roșii sunt aranjate frumos în partea de sus (imaginea din stânga). Aranjamentul bilelor în recipient arată foarte ordonat… Partea de jos este complet albastră, partea de sus este complet roșie.
Apoi, scuturi sau scuturi recipientul în sus și în jos. Deoarece recipientul este mișcat în sus și în jos, aranjamentul bilelor, care inițial era foarte regulat, se schimbă și devine din nou neregulat (imaginea din dreapta). Bilele roșii și albastre se amestecă 😉 Cu cât îl scuturi mai mult, aranjamentul bilelor devine mai neregulat... Este posibil ca, după ce sunt scuturate, aranjamentul bilelor să devină regulat ca înainte? Este imposibil... Te rog să demonstrezi dacă nu crezi. Este imposibil ca bilele să devină regulate ca înainte... Acesta este un exemplu de proces ireversibil. După ce se experimentează un proces ireversibil, aranjamentul bilelor, care inițial era foarte regulat, se schimbă și devine neregulat. Regularitatea s-a transformat în neregularitate...
Același lucru se întâmplă și în alte procese ireversibile. Când atingem un obiect fierbinte și un obiect rece, căldura va curge automat de la obiectul fierbinte la obiectul rece... Căldura se oprește după ce cele două obiecte în contact ating aceeași temperatură. Acest proces este ireversibil... Ei bine, inițial avem două aranjamente de molecule, și anume molecule care au o energie cinetică medie mare (moleculele care alcătuiesc obiectul fierbinte) și molecule care au o energie cinetică medie mică (moleculele care alcătuiesc obiectul rece). După ce obiectul fierbinte și obiectul rece ating aceeași temperatură (moleculele au aceeași energie cinetică medie), nu mai putem distinge cele două aranjamente de molecule. Aranjamentul de molecule care inițial era regulat se schimbă pentru a deveni neregulat. Similar cu aranjamentul bilelor de mai sus... După ce cele două obiecte ating aceeași temperatură, aranjamentul regulat al moleculelor se schimbă în neregularitate (neregularitatea crește datorită transferului ireversibil de căldură).
În plus, fluxul de căldură de la un obiect fierbinte la un obiect rece poate fi considerat ca fluxul de căldură de la o regiune cu temperatură ridicată la o regiune cu temperatură scăzută într-un motor termic. Fluxul de căldură de la o regiune cu temperatură ridicată la o regiune cu temperatură scăzută permite unui motor termic să efectueze un lucru mecanic. Un motor termic nu poate efectua lucru mecanic fără flux de căldură. Astfel, putem stabili o relație între mărimea dezordinii și capacitatea de a efectua lucru mecanic. După atingerea aceleiași temperaturi, nu mai există flux de căldură de la obiectul fierbinte la obiectul rece (dezordinea crește). Deoarece absența fluxului de căldură împiedică un motor termic să efectueze lucru mecanic, putem spune că un sistem care nu poate efectua lucru mecanic are o dezordine ridicată, în timp ce un sistem care poate efectua lucru mecanic are o dezordine scăzută...
Din aceste rezultate, putem trage concluzii despre relația dintre formele de energie și măsura dezordinii. Practic, forma de energie care poate fi utilizată pentru a efectua lucru mecanic este energia potențială. Energia potențială gravitațională a apei poate fi utilizată pentru a mișca o turbină. Energia potențială chimică din petrol poate fi utilizată pentru a mișca un vehicul. Energia potențială chimică din corpurile noastre poate fi utilizată pentru a efectua lucru mecanic, a călători, a studia… Energia potențială gravitațională a unui mango poate fi utilizată pentru a repara o scurgere în acoperișul unei case 😉 Deoarece formele utile de energie pot fi utilizate pentru a efectua lucru mecanic, putem spune că formele utile de energie sunt mai ordonate, în timp ce formele inutile de energie sunt mai dezordonate. Formele de energie inutilă sunt energia internă și căldura… După ce atinge pământul, mango nu mai alunecă niciodată în sus, deoarece energia internă este transformată în energie cinetică…
După ce împingem cartea, aceasta se mișcă. Prezența frecării face ca mișcarea cărții să se oprească... În acest caz, energia cinetică a cărții s-a transformat în căldură (căldura apare din cauza frecării). În realitate, cartea care încă nu alunecă înapoi spre noi deoarece căldura s-a transformat în energie cinetică... Aceste două exemple arată că energia este două forme inutile de energie. Formele inutile de energie nu pot fi folosite pentru a efectua lucru mecanic. Prin urmare, putem spune că energia internă și căldura au o neregularitate ridicată...
Practic, procesul de schimbare a formei de energie, dintr-o formă utilă de energie într-o formă inutilă de energie, crește întotdeauna dezordinea... În argou, entropia crește întotdeauna în timpul procesului de schimbare a formei de energie... Deoarece entropia crește întotdeauna odată cu trecerea timpului, toate formele utile de energie se vor transforma în forme inutile. Energia se va conserva întotdeauna în procesul de schimbare a formei de energie, dar forma de energie care este ordonată și poate fi utilizată pentru a efectua lucru mecanic se transformă într-o formă neregulată și nu poate fi utilizată pentru a efectua lucru mecanic...
Entropie și statistică
Anterior, am discutat despre faptul că entropia este o măsură a dezordinii. Fiecare proces ireversibil duce, în esență, la o stare de dezordine ridicată. Această idee poate părea abstractă și neclară. Pentru a înțelege mai bine conceptul de entropie, putem utiliza o abordare statistică. Înțelegerea conceptului de entropie folosind o abordare statistică a fost utilizată pentru prima dată de Ludwig Boltzmann (1844–1906).
La începutul acestui articol, s-a explicat că entropia este o mărime care descrie starea microscopică a unui sistem. Mărimile care descriu stările macroscopice pot fi cunoscute direct, dar mărimile care descriu stările microscopice nu. Pentru a înțelege starea microscopică, putem examina relația dintre stările macroscopice și cele microscopice.
Ai o monedă de o sută de rupii? O monedă de o sută de rupii are două fețe: o față înfățișează o pasăre Garuda, iar cealaltă față înfățișează cuvântul 100 de rupii. De exemplu, dacă ai patru sute de monede de rupii... dacă arunci toate cele patru sute de monede de rupii pe podea, vor exista cinci rezultate diferite la o singură aruncare:
Mai întâi, apar toate imaginile păsării Garuda (4 imagini);
În al doilea rând, apar 3 imagini ale păsării Garuda, 1 scriere de o sută de rupii (3 imagini, 1 scriere);
În al treilea rând, apar 2 imagini ale păsării Garuda, 2 cuvinte o sută de rupii (2 imagini, 2 cuvinte);
În al patrulea rând, apare 1 imagine a unei păsări Garuda, apar 3 cuvinte o sută de rupii (1 imagine, 3 cuvinte);
În al cincilea rând, apar cuvintele o sută de rupii (4 cuvinte)…
Numim aceste cinci imagini sau scrieri posibile stări macroscopice (macro = mare). Invers, dacă reprezentăm cele patru monede ca imagini sau scrieri, enunțăm stări microscopice (micro = mic).
Într-o singură aruncare, există 16 stări microscopice posibile (Fiecare monedă are două șanse. Patru monede au 16 șanse = 2 x 2 x 2 x 2 = 2/4 = 16). Cea mai mare probabilitate este să apară 2 imagini și 2 scrieri (Există 6 stări microscopice posibile dintr-un total de 16 stări microscopice - 6/16 x 100% = 37,5%). Pe de altă parte, cea mai mică probabilitate este să apară 4 imagini sau 4 scrieri (Fiecare are 1 stare microscopică posibilă - 1/16 x 100% = 6,25%). Ceea ce discutăm aici este doar șansa sau probabilitatea... Dacă aruncăm monede de 16 ori, nu este sigur că 2 imagini și 2 scrieri vor apărea de 6 ori. Dar dacă aruncăm monede de mii de ori, probabilitatea ca 2 imagini și 2 scrieri să apară se poate apropia de 37,5%.
E mai bine să demonstrezi... Te rog să arunci patru sute de monede de rupii de 100 de ori (de 1000 de ori dacă poți 😉). Înregistrează datele obținute dintr-o singură aruncare... După ce arunci monedele de 100 de ori, vei constata că cel mai des apar 2 imagini și 2 scrieri. Cu cât numărul de aruncări este mai mare, probabilitatea de a obține 2 imagini și 2 scrieri se apropie de 37,5% din numărul total de aruncări.
Anterior, ne-am uitat doar la 4 monede. Dacă mărim numărul de monede, atunci crește și numărul de stări microscopice. De exemplu, avem 100 de monede... La o singură aruncare, există 2 x 100 = 1,27 x 10^30 stări microscopice posibile... Cea mai mare probabilitate este să apară 50 de imagini și 50 de scrieri (Există 1,01 x 10^29 stări microscopice posibile dintr-un total de 1,27 x 10^30 stări microscopice). Invers, cea mai mică probabilitate este să apară 100 de imagini sau 100 de scrieri (Fiecare are o singură stare microscopică posibilă dintr-un total de 1,27 x 10^30 stări microscopice). Foarte mică și aproape imposibilă... Dacă avem 1000 de monede, probabilitatea ca să apară 1000 de imagini sau 1000 de scrieri este, desigur, și mai mică și din ce în ce mai imposibilă.
Pentru a lega acest lucru de conceptul de entropie, putem presupune că toate imaginile sau tot textul sunt într-un aranjament ordonat, în timp ce jumătate din imagini și jumătate din text sunt într-un aranjament neregulat. Cu cât numărul de monede este mai mare, cu atât probabilitatea sau șansa de a obține un aranjament ordonat (toate imaginile sau tot textul) devine mai mică și acest lucru devine aproape imposibil. În schimb, un aranjament neregulat (jumătate din imagini și jumătate din text) are o probabilitate sau o șansă mult mai mare. Din acest rezultat, rezultă că neregularitatea este strâns legată de probabilitate. Cea mai probabilă stare este o stare neregulată, în timp ce cea mai improbabilă stare este o stare ordonată.
Afirmația generală a celei de-a doua legi a termodinamicii, pe care am discutat-o anterior, afirmă că entropia, sau dezordinea, crește întotdeauna în fiecare proces ireversibil. Această afirmație a celei de-a doua legi a termodinamicii poate fi înțeleasă ca o afirmație de probabilitate. Aceasta înseamnă că fiecare proces care are loc în univers este cel cu cea mai mare probabilitate sau oportunitate. A doua lege a termodinamicii nu interzice o scădere a entropiei în fiecare proces ireversibil, dar probabilitatea este foarte mică, chiar aproape imposibilă. În schimb, o creștere a entropiei are o probabilitate mult mai mare. Numărul de bănuți pe care l-am considerat anterior era de doar 100... în realitate, există 6,02 x 1023 molecule într-un mol ... acesta este un număr foarte mare. Stările microscopice posibile ale acestui număr sunt, desigur, foarte mari, deci probabilitatea de ordine este foarte mică, aproape imposibilă...
Dacă scăpăm un pahar pe podea, fragmentele de sticlă împrăștiate pe podea s-ar putea aduna din nou și ar putea forma un pahar întreg, ca înainte. Dar șansa ca acest lucru să se întâmple este atât de mică încât este imposibil... când paharul este încă intact, poziția moleculelor este mai ordonată. Când paharul cade până se sparge, astfel încât fragmentele de sticlă sunt împrăștiate pe jos, poziția moleculelor devine dezordonată. Șansa de a reveni la o poziție ordonată este atât de mică încât așteptarea ca moleculele de sticlă să se adune din nou este imposibilă. Dacă atingem un obiect fierbinte și un obiect rece, căldura va curge de la sine de la obiectul fierbinte la obiectul rece... obiectele fierbinți au molecule care se mișcă aleatoriu și rapid, pe de altă parte, mișcarea moleculelor care alcătuiesc obiectele reci nu este foarte rapidă. Șansa ca aceste molecule care se mișcă rapid să se lovească una de cealaltă sau să traverseze obiectul rece este mult mai mare decât șansa ca moleculele care se mișcă încet... cine este rapid o primește 😉 căldura se poate deplasa de la un obiect rece la un obiect fierbinte, dar șansa ca acest lucru să se întâmple este mult mai mică.
Bilele albastre și roșii din ilustrația de mai sus ar putea reveni la aranjamentul lor original, regulat. Dar șansa de a reveni la un aranjament ordonat este mult mai mică. Un aranjament dezordonat are o șansă mult mai mare. La fel, în cazul expansiunii libere experimentate de gaz într-un recipient închis, recipientul are două camere, unde cele două camere sunt separate de o barieră. Inițial, gazul se află în camera din stânga. Când bariera este îndepărtată, moleculele de gaz se vor aduna pentru a traversa în camera din dreapta. Camera din dreapta este goală, în timp ce camera din stânga conține molecule care se mișcă aleatoriu. Când bariera este îndepărtată, moleculele au o șansă mare de a traversa în camera goală. După ce moleculele umplu întregul volum al recipientului care are două camere, este posibil ca toate moleculele să umple din nou camera din stânga? Este posibil, dar probabilitatea este foarte mică. Într-un singur mol, există 6,02 x 1023 molecule ... probabilitatea ca toate moleculele să fie în camera din stânga este de 1 la un milion de posibilități. Una la un milion este o șansă foarte mică și aproape imposibilă...
A doua lege a termodinamicii ne spune că fiecare proces care are loc în univers este cel mai probabil proces. Direcția în care se desfășoară un proces în natură (spre o entropie mai mare) este determinată de întâmplare sau probabilitate... dezordinea are o probabilitate mult mai mare de a se produce și, prin urmare, este mai probabil să apară...
Entropia = săgeata timpului
Entropia este numită și săgeata timpului, deoarece ne indică direcția în care trece timpul. Direcția fiecărui proces natural este spre dezordine. Dacă observăm opusul, adică dezordinea însăși transformându-se în ordine, putem spune că evenimentul este inversat. Dacă vedem fragmente de sticlă împrăștiate pe podea adunându-se din nou și formând din nou un pahar întreg, putem spune că evenimentul este inversat. Acest lucru nu se întâmplă niciodată în viața noastră de zi cu zi și, dacă s-ar întâmpla, ar încălca a doua lege a termodinamicii. În acest caz, timpul nu se mișcă niciodată înapoi și dezordinea nu se transformă niciodată automat în ordine. Cel mai probabil și constant eveniment din viața noastră este că ordinea se mișcă întotdeauna spre dezordine; timpul se mișcă întotdeauna înainte, nu înapoi. Dacă o persoană în vârstă se transformă într-un bebeluș, am considera acest lucru anormal și o încălcare a celei de-a doua legi a termodinamicii.
