שינויים

קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
אין תקציר עריכה
שורה 1: שורה 1: −
'''החוק השני של התרמודינמיקה'''  הוא ביטוי של החוק האוניברסלי בדבר גידול ב[[אנטרופיה]], המצהיר כי אנטרופיה של מערכת סגורה שאינה בשיווי משקל תנטה לגדול במשך הזמן, ותגיע לערך מקסימלי בשיווי משקל.  
+
'''החוק השני של התרמודינמיקה'''  הוא חוק המצהיר כי אנטרופיה של מערכת סגורה שאינה בשיווי משקל תנטה לגדול במשך הזמן, ותגיע לערך מקסימלי בשיווי משקל. ניסוח אחר הוא כי במערכת סגורה, כמות [[אקסרגיה|האנרגיה החופשית לביצוע פעולה]], תלך ותרד עם הזמן. יש רבים הטוענים כי החוק הפיזיקלי הוא ביטוי של חוק כללי יותר, בדבר גידול ב[[אנטרופיה]] גם במונחי מידע.  
    
מקורו של החוק הוא במאמר משנת 1824 מאת הפיסיקאי הצרפתי סדאי קורונו "הרהורים על הכוח המניע של האש" (Reflections on the Motive Power of Fire), שהביעה את הדעה כי הכוח המניע (עבודה) נובע מהזרימה של הכוח הקלורי (חום) מגוף חם לגוף קר. במונחים פשוטים, החוק השני הוא ביטוי לעובדה שעל פני זמן (אם מתעלמים מהשפעות כמו גראוויטציה עצמית) הפרשים בטמפרטורה, לחץ וצפיפות נוטים להגיע לאיזון במערכת פיזיקלית מבודדת מהעולם החיצון (כלומר שאין אליה כניסה של חומר או אנרגיה מבחוץ). אנטרופיה היא אמת מידה עד כמה התקדם תהליך זה של השתוות.  
 
מקורו של החוק הוא במאמר משנת 1824 מאת הפיסיקאי הצרפתי סדאי קורונו "הרהורים על הכוח המניע של האש" (Reflections on the Motive Power of Fire), שהביעה את הדעה כי הכוח המניע (עבודה) נובע מהזרימה של הכוח הקלורי (חום) מגוף חם לגוף קר. במונחים פשוטים, החוק השני הוא ביטוי לעובדה שעל פני זמן (אם מתעלמים מהשפעות כמו גראוויטציה עצמית) הפרשים בטמפרטורה, לחץ וצפיפות נוטים להגיע לאיזון במערכת פיזיקלית מבודדת מהעולם החיצון (כלומר שאין אליה כניסה של חומר או אנרגיה מבחוץ). אנטרופיה היא אמת מידה עד כמה התקדם תהליך זה של השתוות.  
    
ישנן גרסאות רבות של החוק השני, אבל לכולן יש השפעות דומות, והן מסבירות את התופעה של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע.
 
ישנן גרסאות רבות של החוק השני, אבל לכולן יש השפעות דומות, והן מסבירות את התופעה של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע.
 +
 +
==ניסוח תרמודינמי==
 +
את החוק ניתן לנסח באופן תרמודינמי - כך שכאשר מפגישים גוף קר עם גוף חם, החום יזרום לגוף הקר, והוא יתחמם, בעוד שהגוף החם יתקרר. לעולם לא יתרחש המצב ההפוך - שבעקבות המפגש בין שני הגופי,ם הגוף החם יהפוך  חם יותר, והגוף הקר יהפוך להיות קר יותר.
 +
 +
==החוק השני במונחי סטטיסטיקה ==
 +
ניסוח אחר של החוק השני של התרמודינמיקה הוא במונחים של סטטיסטיקה.
 +
נסתכל במערכת סגורה, כלומר חומר ואנרגיה לא חוצים את גבולות המערכת. במערכת זאת יש שני תאים, עם מחיצה ביניהם. בכל תא יש שני כדורים בצבע שונה לדוגמא שחור ואדום (או מולקולות). אם נסיר את המחיצה, וניתן לכדורים להתערבב (יש הנחה מוסווית שיש אנרגיה במערכת - כלומר הכדורים זזים, או שפשוט אנו מכניסים קצת אנרגיה למערכת על ידי ערבוב קל שלה), ואז , כעבור זמן מה נוריד מחדש את המחיצה. אם אנו מבדילים בין הכדורים, נוכל לקבל 16 אפשרויות.
 +
 +
כל כדור יכול להיות בכל תא - הכדור הראשון יכול להיות בתא ימין או בתא שמאל. הכדור השני יכול גם הוא להיות או בתא הימני או בשמאלי (ונקבל 4 אפשרויות), וכך הלאה עד 2 בחזקת 4 אפשרויות (כל כדור מכפיל את מספר האפשרויות) = 16. מתוכן רק 2 אפשרויות הן "מסודרות" - כלומר שכל הכדורים מאותו הצבע הינם באותו הצד: שני השחורים בתא הימני ושני האדומים בצד השמאלי או להפך. אם נגיד שהסיכוי של כל כדור להיות בתוך כל תא הינו זהה. אזי נקבל סיכוי של  2/16 , או 1/8 לקבל סידור "מסודר".
 +
 +
בצורה דומה , אם בכל צד יש 10 כדורים, אזי מספר הסידורים האפשרי הינו 2 בחזקת 20. או בערך מיליון סידורים. מתוכם רק שניים הם "מסודרים". כלומר הסיכוי לקבל "סדר ספונטני" ירד לבערך 1 לחצי מיליון. אם ניקח 10,001 כדורים, (הרבה פחות ממספר המולקולות או אפילו ממספר גרגרי החול בתוך כוס קטנה), נקבל סיכוי אחד לחלק ל 2 בחזקת 10000, שזה מספר קטן כל כך, שקשה מאוד לדמיין אותו אפילו (נגיד, כמו לזכות בטוטו במשך 500 הגרלות ברציפות). מכאן קל להבין, שלמרות שטכנית, ניתן להכניס עוגה קרה לתנור חם ולהוציא אותה קרה יותר, או לערבב גרגרי מלח וסוכר ולקבל אותם חזרה בצורה מסודרת, מעשית, הסיכוי לזה הוא פשוט אפסי.
 +
 +
==שימוש בחוק מחוץ לגבולות הפיזיקה==
 +
את החוק השני של התרמודינמיקה ניתן להחיל על מערכות שיש בהן מעורבות של חומר ואנרגיה (כמו מפעל , תא חי, גוף האדם , כדור הארץ או הייקום כולו), וכן בהקשר של מערכות שיש בהן מידע (כמו ספר, תא חי וכו').
 +
 +
==ראו גם==
 +
* [[תורת המידע]]
 +
* [[מודל זרמים ומאגרים]]
     

תפריט ניווט