שינויים

מקורו של החוק הוא במאמר משנת 1824 מאת הפיזיקאי 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 הפיזיקאי 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, ויש להן השלכות שונות. רבות מהן קשורות לנושא של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע. השפעות נוספות של החוק היא על התחום של יעילות מנועים וניצולת אנרגיה ואסטרונומיה. ייתכן ויש לחוק השפעות נוספות בתחומים נוספים. בתחום המידע לדוגמה [[אנטרופיית מידע]] מהווה מושג מרכזי בהתחפתחות של [[תורת המידע]]. בתחום של [[מערכות מורכבות]] פתוחות או [[מערכת מפזרת|מערכות דיאספטיות]], השפעת החוק עשויה לכלול תאור של מערכות אקלים מורכבות. בתחום הביולוגי יש טענה כי החוק משחק תפקיד חשוב יותר מאשר חוקי [[אבולוציה|האבולוציה]] בתור תנאי הכרחי (אך לא מספיק) לחיים, ויש לו כנראה גם השלכות גם על הניתוח הכלכלי.  

ישנן גרסאות רבות של החוק השני, ויש להן השלכות שונות. רבות מהן קשורות לנושא של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע. השפעות נוספות של החוק היא על התחום של יעילות מנועים וניצולת אנרגיה ואסטרונומיה. ייתכן ויש לחוק השפעות נוספות בתחומים נוספים. בתחום המידע לדוגמה [[אנטרופיית מידע]] מהווה מושג מרכזי בהתפתחות של [[תורת המידע]]. בתחום של [[מערכות מורכבות]] פתוחות או [[מערכת מפזרת|מערכות דיאספטיות]], השפעת החוק עשויה לכלול תאור של מערכות אקלים מורכבות. בתחום הביולוגי יש טענה כי החוק משחק תפקיד חשוב יותר מאשר חוקי [[אבולוציה|האבולוציה]] בתור תנאי הכרחי (אך לא מספיק) לחיים, ויש לו כנראה גם השלכות גם על הניתוח הכלכלי.  

==ניסוחים שונים של החוק והתפתחות המושג==

==ניסוחים שונים של החוק והתפתחות המושג==

להגדרה זו יתרון נוסף והוא שאין צורך להשתמש בה במשתני מצב כמו אנטרופיה שמוגדרים רק למצבים של שיווי משקל.

להגדרה זו יתרון נוסף והוא שאין צורך להשתמש בה במשתני מצב כמו אנטרופיה שמוגדרים רק למצבים של שיווי משקל.

שניידר וקיי מדגימים את ההגדרה שלהם על פני מערכות נוסופות כמו מערכות זרימת נוזלים עקב גרביטציה ומערכות כימיות. הם גם מאזכרים מאמר של Paltridge (1979)  שטוען כי במערכת האמטוספרית, מערכת האקלים מכוונת את עצמה למצב שיגרום למקסימום פיזור של אקסרגיה וכי הפיזור העולמי של עננים, טמפרטורה וזרמי אנרגיה אנכיים נשלטים על ידי תהליכי פיזור אנרגיה דומים לתאוריה שלהם.

שניידר וקיי מדגימים את ההגדרה שלהם על פני מערכות נוספות כמו מערכות זרימת נוזלים עקב גרביטציה ומערכות כימיות. הם גם מאזכרים מאמר של Paltridge (1979)  שטוען כי במערכת האטמוספרית, מערכת האקלים מכוונת את עצמה למצב שיגרום למקסימום פיזור של אקסרגיה וכי הפיזור העולמי של עננים, טמפרטורה וזרמי אנרגיה אנכיים נשלטים על ידי תהליכי פיזור אנרגיה דומים לתאוריה שלהם.

==מבנים מפזרים==

==מבנים מפזרים==

מערכת תרמודינמית סגורה, שואפת כאמור לשיווי משקל. ב"שיווי משקל" הכונה לכך שהחום (לדוגמה) על פני כל המערכת מפוזר באופן אחיד, ואין הפרשי חום הין חלקים שונים של המערכת (נובע מכך גם שלא ניתן לקיים עבודה במערכת ללא מקור אנרגיה חיצוני).  

מערכת תרמודינמית סגורה, שואפת כאמור לשיווי משקל. ב"שיווי משקל" הכונה לכך שהחום (לדוגמה) על פני כל המערכת מפוזר באופן אחיד, ואין הפרשי חום הין חלקים שונים של המערכת (נובע מכך גם שלא ניתן לקיים עבודה במערכת ללא מקור אנרגיה חיצוני).  

במערכות תרמודינמיות פתוחות, לעומת זאת, שטף של אנרגיה ו/או של חומר זורם דרך גבולות המערכת. מערכות אלה נמצאות במרחק מסויים משיווי משקל (לדוגמה יש בתוכן הפרשי טמפרטורה), והן שומרות על צורה או על מבנה על ידי פיזור מתמשך של אנרגיה. משום כך מערכות אלה קרוייות '''dissipative structures''' או '''"מבנים מפזרים"'''. מערכות אלה נחקרו על ידי הפיזיקאי הבלגי [[איליה פריגוגין]] (Ilya Prigogine) ועמיתיו, מחקר שזיכה את פריגוגין בפרס נובל לכימיה בשנת 1977.  

במערכות תרמודינמיות פתוחות, לעומת זאת, שטף של אנרגיה ו/או של חומר זורם דרך גבולות המערכת. מערכות אלה נמצאות במרחק מסויים משיווי משקל (לדוגמה יש בתוכן הפרשי טמפרטורה), והן שומרות על צורה או על מבנה על ידי פיזור מתמשך של אנרגיה. משום כך מערכות אלה קרויות '''dissipative structures''' או '''"מבנים מפזרים"'''. מערכות אלה נחקרו על ידי הפיזיקאי הבלגי [[איליה פריגוגין]] (Ilya Prigogine) ועמיתיו, מחקר שזיכה את פריגוגין בפרס נובל לכימיה בשנת 1977.  

פריגוגין הראה כי מבנים מפזרים יכולים לשמור על מצב-יציב במשך זמן ממושך שבו מתקיימת אנטרופיה נמוכה באופן מקומי. דבר זה מוביל להגדלת האנטרופיה במערכת הכללית יותר (שמכילה את המבנה המפזר), בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. מערכות מסודרות לא חיות (כמו תאי זרימה, סופות טורנדו, ולייזרים) וכן מערכות חיות (כמו תאים, יצורים חיים או מערכות אקולוגיות) תלוית בזרימת אנרגיה אל ומתוך המעטפת של המערכת כדי לשמור על הארגון הפנימי שלהן ולשמור על המצב האנטרופי הנמוך שלהן.  

פריגוגין הראה כי מבנים מפזרים יכולים לשמור על מצב-יציב במשך זמן ממושך שבו מתקיימת אנטרופיה נמוכה באופן מקומי. דבר זה מוביל להגדלת האנטרופיה במערכת הכללית יותר (שמכילה את המבנה המפזר), בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. מערכות מסודרות לא חיות (כמו תאי זרימה, סופות טורנדו, ולייזרים) וכן מערכות חיות (כמו תאים, יצורים חיים או מערכות אקולוגיות) תלוית בזרימת אנרגיה אל ומתוך המעטפת של המערכת כדי לשמור על הארגון הפנימי שלהן ולשמור על המצב האנטרופי הנמוך שלהן.  

===החוק השני של התרמודינמיקה והחיים===

===החוק השני של התרמודינמיקה והחיים===

{{הפניה לערך מורחב|החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה}}

{{הפניה לערך מורחב|החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה}}

כבר בשנת 1886 בולמצן מצביע על כך שהמאבק בין היצורים החיים הוא על [[אקסרגיה]] ועל הורדת אנטרופיה.  

כבר בשנת 1886 בולצמן מצביע על כך שהמאבק בין היצורים החיים הוא על [[אקסרגיה]] ועל הורדת אנטרופיה.  

בשנת 1944 שרדינגר (Erwin Schrödinger) כתב ספר בשם "What is Life? " שבו הוא ניסה לקשור בין תהליכים ביולוגיים לבין פיזיקה וכימיה. שרדינגר מבחין בין היכולת של החיים לקיים "סדר מתוך סדר" (התהליך הגנטי של הורשת תכונות ההורים לצאצאים באמצעות הגנים), ובין היכולת של החיים לקיים "סדר מתוך אי סדר" במבט ראשון, נראה כי היצורים החיים מפרים את החוק השני של התרמודינמיקה משום שהם מצליחים לייצר סדר ומערכות מורכבות מתוך אי הסדר. לדוגמה הצמחים הם מבנה מוסדר מאוד אשר מסונתזים מתוך מולקולות ואטומים בלתי מסודרים סביבם.   

בשנת 1944 שרדינגר (Erwin Schrödinger) כתב ספר בשם "What is Life? " שבו הוא ניסה לקשור בין תהליכים ביולוגיים לבין פיזיקה וכימיה. שרדינגר מבחין בין היכולת של החיים לקיים "סדר מתוך סדר" (התהליך הגנטי של הורשת תכונות ההורים לצאצאים באמצעות הגנים), ובין היכולת של החיים לקיים "סדר מתוך אי סדר" במבט ראשון, נראה כי היצורים החיים מפרים את החוק השני של התרמודינמיקה משום שהם מצליחים לייצר סדר ומערכות מורכבות מתוך אי הסדר. לדוגמה הצמחים הם מבנה מוסדר מאוד אשר מסונתזים מתוך מולקולות ואטומים בלתי מסודרים סביבם.