שינויים

{{מושג בסיסי}}

{{מושג בסיסי}}

'''החוק השני של התרמודינמיקה''' הוא חוק הקובע כי לכל מערכת פיזיקלית יש תכונה הנקראת [[אנטרופיה]] וכי במערכת סגורה שאינה בשיווי משקל האנטרופיה נוטה לגדול במשך הזמן, ומגיעה 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 באנטרופיה גם במונחי מידע.  

'''החוק השני של התרמודינמיקה''' הוא חוק הקובע כי לכל מערכת פיזיקלית יש תכונה הנקראת [[אנטרופיה]] וכי במערכת סגורה שאינה בשיווי משקל האנטרופיה נוטה לגדול במשך הזמן, ומגיעה 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 באנטרופיה גם במונחי מידע.  

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 גרביטציה 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 גרביטציה 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.  

===החוק השני במונחי סטטיסטיקה ===

===החוק השני במונחי סטטיסטיקה ===

ניסוח אחר של החוק השני של התרמודינמיקה הוא במונחים של סטטיסטיקה או במונחים של מיקרו מצבים, וזאת בעקבות בולצמן (Boltzmann). לפי בולצמן אנטרופיה מראה את מספר הדרכים בהם ניתן לסדר מיקרו-מצבים שונים כדי לקבל מצב-מאקרו בודד. ככל שגדול היחס בין מספר המיקרו-מצבים למצב המאקרו הבודד, כך גדלה האנטרופיה.  

ניסוח אחר של החוק השני של התרמודינמיקה הוא במונחים של סטטיסטיקה או במונחים של מיקרו מצבים, וזאת בעקבות בולצמן (Boltzmann). לפי בולצמן אנטרופיה מראה את מספר הדרכים בהם ניתן לסדר מיקרו-מצבים שונים כדי לקבל מצב-מאקרו בודד. ככל שגדול היחס בין מספר המיקרו-מצבים למצב המאקרו הבודד, כך גדלה האנטרופיה.  

נסתכל במערכת מבודדת, כלומר חומר ואנרגיה לא חוצים את גבולות המערכת. במערכת זאת יש שני תאים, עם מחיצה ביניהם. בתא הימני שני כדורים בצבע שחור ובשמאלי שני כדורים בצבע אדום. כדורים אלה מייצגים מולקולות של גז או נוזל, כך שיש להם מהירות עצמית כלשהי. אם הם נייחים לגמרי פרוש הדבר טמפרטורה של האפס המוחלט. נסיר את המחיצה, וניתן לכדורים להתערבב בחופשיות למשך זמן מה, (בכדורים אמיתיים אנו יכולים לבצע זאת על ידי טלטול כל המערכת בצורה מקרית). כעבור זמן נוריד מחדש את המחיצה בין שני התאים. אם אנו מבדילים בין הכדורים, נוכל לקבל 16 אפשרויות.

נסתכל במערכת מבודדת, כלומר חומר ואנרגיה לא חוצים את גבולות המערכת. במערכת זאת יש שני תאים, עם מחיצה ביניהם. בתא הימני שני כדורים בצבע שחור ובשמאלי שני כדורים בצבע אדום. כדורים אלה מייצגים מולקולות של גז או נוזל, כך שיש להם מהירות עצמית כלשהי. אם הם נייחים לגמרי פרוש הדבר טמפרטורה של האפס המוחלט. נסיר את המחיצה, וניתן לכדורים להתערבב בחופשיות למשך זמן מה, (בכדורים אמיתיים אנו יכולים לבצע זאת על ידי טלטול כל המערכת בצורה מקרית). כעבור זמן נוריד מחדש את המחיצה בין שני התאים. 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) וסה"כ נקבל 16 מיקרו מצבים. מתוך מיקרו מצבים אלה 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".  

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) וסה"כ נקבל 16 מיקרו מצבים. מתוך מיקרו מצבים אלה 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.

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 10,000, 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.

===הרחבת המושג===

===הרחבת המושג===

בשנת 1909 פרסם המתמטיקאי היווני-גרמני קונסטנטין קרתיאודורי (Constantin Carathéodory) את עבודתו -[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics].  

בשנת 1909 פרסם המתמטיקאי היווני-גרמני קונסטנטין קרתיאודורי (Constantin Carathéodory) את עבודתו -[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics].  

בעבודה זו הוא ניסח את חוקי התרמודינמיקה באופן אקסיומטי, באמצעות שימוש במושגים מכאניים בלבד ותוך שימוש בתאוריית ה-differential forms של המתמטיקאי הגרמני Johann Friedrich Pfaff. הוא ביטא את החוק השני של התרמודינמיקה באמצעות האקסיומה הבא:

בעבודה זו הוא ניסח את חוקי התרמודינמיקה באופן אקסיומטי, באמצעות שימוש במושגים מכאניים בלבד ותוך שימוש בתאוריית ה-Differential forms של המתמטיקאי הגרמני Johann Friedrich Pfaff. הוא ביטא את החוק השני של התרמודינמיקה באמצעות האקסיומה הבא:

{{ציטוט|תוכן= בסביבה של כל מצב התחלתי, קיימים מצבים שלא ניתן להתקרב אליהם עד כדי מרחק שרירותי באמצעות שינויי מצב אדיאבטיים (שאינם כרוכים בשינויי חום).}}  

{{ציטוט|תוכן= בסביבה של כל מצב התחלתי, קיימים מצבים שלא ניתן להתקרב אליהם עד כדי מרחק שרירותי באמצעות שינויי מצב אדיאבטיים (שאינם כרוכים בשינויי חום).}}  

קרתיאודורי טבע את המונח '''"נגישות אדיאבטית"''' (adiabatic accessibility). ניסוח זה של החוק השני אינו דורש שימוש במונחים של [[אנטרופיה]] או של טמפרטורה, אם כי הוא נשען על הרעיון של [[תהליך אדיאבטי]].

קרתיאודורי טבע את המונח '''"נגישות אדיאבטית"''' (Adiabatic accessibility). ניסוח זה של החוק השני אינו דורש שימוש במונחים של [[אנטרופיה]] או של טמפרטורה, אם כי הוא נשען על הרעיון של [[תהליך אדיאבטי]].

===ניסוח מחודש של החוק===

===ניסוח מחודש של החוק===

ניסוח מחודש של החוק השני של התרמודינמיקה, reformulated second law of thermodynamics נוצרו בשנות ה-60 וה-70.  

ניסוח מחודש של החוק השני של התרמודינמיקה, Reformulated second law of thermodynamics נוצרו בשנות ה-60 וה-70 של המאה ה-20.

בשנת 1965 המהנדסים המכאניים ג'ורג' הטסופולוס (George Hatsopoulos) וג'וזף הנרי קנאן Joseph Henry) Keenan) הוציאו לאור ספר לימוד מפורסם בשם היסודות של תרמודינמיקה כללית - Principles of General Thermodynamics אשר מנסח מחדש את החוק השני של התרמודינמיקה, במונחים של קיום של מצבים בעלי שיווי משקל יציב, הם כינו זאת the Law of Stable Equilibrium:

בשנת 1965 המהנדסים המכאניים ג'ורג' הטסופולוס (George Hatsopoulos) וג'וזף הנרי קנאן Joseph Henry) Keenan) הוציאו לאור ספר לימוד מפורסם בשם היסודות של תרמודינמיקה כללית - Principles of General Thermodynamics אשר מנסח מחדש את החוק השני של התרמודינמיקה, במונחים של קיום של מצבים בעלי שיווי משקל יציב, הם כינו זאת the Law of Stable Equilibrium:

{{ציטוט|תוכן =העיקרון התרמודינמי שמנהל את ההתנהגות של מערכות הוא שכאשר הן מורחקות משיווי משקל, הן ישתמשו בכל הערוצים הזמינים כדי להתנגד לגרדיאנטים המיושמים. כאשר הגרדיאנט המיושם גדל, כך גדלה גם היכולת של המערכת להתנגד לתנועה רחוקה יותר משיווי המשקל}}

{{ציטוט|תוכן =העיקרון התרמודינמי שמנהל את ההתנהגות של מערכות הוא שכאשר הן מורחקות משיווי משקל, הן ישתמשו בכל הערוצים הזמינים כדי להתנגד לגרדיאנטים המיושמים. כאשר הגרדיאנט המיושם גדל, כך גדלה גם היכולת של המערכת להתנגד לתנועה רחוקה יותר משיווי המשקל}}

שניידר וקיי טוענים כי כאשר מעלים את הגרדיאנט - לדוגמה את הפרש הטמפרטורה בין שני מאגרים - המערכת שמושפעת מהגרדיאנט הזה וכתוצאה מכך נמצאת במרחק משיווי משקל תרמודינמי, מוצאת דרכים כדי להקטין את הגרדיאנט, ודרכים אלה הופכת יותר ויותר יעילות ככל שהגרדיאנט גדל.  

שניידר וקיי טוענים כי כאשר מעלים את הגרדיאנט - לדוגמה את הפרש הטמפרטורה בין שני מאגרים - המערכת שמושפעת מהגרדיאנט הזה וכתוצאה מכך נמצאת במרחק משיווי משקל תרמודינמי, מוצאת דרכים כדי להקטין את הגרדיאנט, ודרכים אלה הופכת יותר ויותר יעילות ככל שהגרדיאנט גדל.  

הם מדגימים את ההגדרה שלהם באמצעות תא ברנארד Bénard cell - כאשר מגדילים את הפרשי הטמפרטורה בין מאגר חם למאגר קר הנוזל באמצע מפתח "תאי זרימה", ותאים אלה (שהם מבנים מסודרים יותר) מגדילים את הקצב הבזבוז או הפיזור של האנרגיה וכן את קצב ההרס של ה[[אקסרגיה]]. כמו כן התאים עצמם הם אזורים איזותרמיים כלומר בתוכם יש טמפרטורה אחידה, מפל הטמפרטורות מתקיים רק בשכבות הגבול שהופכות יותר ויותר דקות. אם רוצים להגדיל את הפרשי הטמפרטורה בין המאגר החם והקר יש צורך להשקיע יותר ויותר עבודה כדי לבצע דבר זה (היות ומערכת הופכת יעילה יותר בהשוואת הטמפרטורות ביניהם). הם מראים כי קצב הבזבוז של החום, קצב ייצור האנטרופיה במערכת וקצב ההרס של ה[[אקסרגיה]] גדלים כולם ככל שעוצמת הגרדיאנט עולה, והם עולים בקצב הולך ומתחזק ככל שהגרדיאנט גדל. הופעת המבנה המסודר (תאי ברנארד) החל מגרדיאנט מסויים, מגדילה את קצב הבזבוז של חום והאקסרגיה בכל גרדיאנט נתון, וזאת בהשוואה לקצב הפיזור ללא נוכחות של תאי ברנארד.

הם מדגימים את ההגדרה שלהם באמצעות תא ברנארד Bénard cell - כאשר מגדילים את הפרשי הטמפרטורה בין מאגר חם למאגר קר הנוזל באמצע מפתח "תאי זרימה", ותאים אלה (שהם מבנים מסודרים יותר) מגדילים את הקצב הבזבוז או הפיזור של האנרגיה וכן את קצב ההרס של ה[[אקסרגיה]]. כמו כן התאים עצמם הם אזורים איזותרמיים כלומר בתוכם יש טמפרטורה אחידה, מפל הטמפרטורות מתקיים רק בשכבות הגבול שהופכות יותר ויותר דקות. אם רוצים להגדיל את הפרשי הטמפרטורה בין המאגר החם והקר יש צורך להשקיע יותר ויותר עבודה כדי לבצע דבר זה (היות ומערכת הופכת יעילה יותר בהשוואת הטמפרטורות ביניהם). הם מראים כי קצב הבזבוז של החום, קצב ייצור האנטרופיה במערכת וקצב ההרס של ה[[אקסרגיה]] גדלים כולם ככל שעוצמת הגרדיאנט עולה, והם עולים בקצב הולך ומתחזק ככל שהגרדיאנט גדל. הופעת המבנה המסודר (תאי ברנארד) החל מגרדיאנט מסויים, מגדילה את קצב הבזבוז של חום והאקסרגיה בכל גרדיאנט נתון, וזאת בהשוואה לקצב הפיזור ללא נוכחות של תאי ברנארד.

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 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.

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==

כבר בשנת 1886 בולצמן 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.  

הפתרון לפרדוקס לכאורה זה הוא שהחיים נמצאים בתוך שטף של אנרגיה וחומר שמקורם הוא בשמש ומגיע לכלל היצורים החיים באמצעות ה[[ייצור ראשוני|יצרנים הראשוניים]]. היצורים החיים נשארים בחיים ומשמרים מצב פנימי בעל סדר גבוה על ידי לקיחת אנרגיה מהחוץ. לכן ניתן להסתכל על החיים (כיחידים או כקבוצה) כעל מבנה מפזר ששומר על סדר פנימי באמצעות ייצור אנטרופיה גבוהה יותר במערכת הגדולה יותר שמקיפה אותו.  

הפתרון לפרדוקס לכאורה זה הוא שהחיים נמצאים בתוך שטף של אנרגיה וחומר שמקורם הוא בשמש ומגיע לכלל היצורים החיים באמצעות ה[[ייצור ראשוני|יצרנים הראשוניים]]. היצורים החיים נשארים בחיים ומשמרים מצב פנימי בעל סדר גבוה על ידי לקיחת אנרגיה מהחוץ. לכן ניתן להסתכל על החיים (כיחידים או כקבוצה) כעל מבנה מפזר ששומר על סדר פנימי באמצעות ייצור אנטרופיה גבוהה יותר במערכת הגדולה יותר שמקיפה אותו.  

===השלכות החוק על הכלכלה ===

===השלכות החוק על הכלכלה ===

{{הפניה לערך מורחב|מודל זרמים ומאגרים}}

{{הפניה לערך מורחב|מודל זרמים ומאגרים}}

על פי [[כלכלה נאו-קלאסית|התאור הנאו-קלאסי]], המערכת הכלכלית עובדת בשני מעגלים סגורים – עבודה מוחלפת במוצרים בין יצרנים לבין צרכנים שפועלים בשוק העבודה ובשוק הסחורות. במונחים תרמודינמיים מדובר במערכת מבודדת - אין כניסה של חומר או אנרגיה למערכת זו.  

על פי [[כלכלה נאו-קלאסית|התיאור הנאו-קלאסי]], המערכת הכלכלית עובדת בשני מעגלים סגורים – עבודה מוחלפת במוצרים בין יצרנים לבין צרכנים שפועלים בשוק העבודה ובשוק הסחורות. במונחים תרמודינמיים מדובר במערכת מבודדת - אין כניסה של חומר או אנרגיה למערכת זו.  

בפועל, כדור הארץ מהווה מערכת תרמודינמית סגורה שזרמי אנרגיה נכנסים (אור השמש) ויוצאים (קרינת חום) אליה וחומר אינו נכנס או יוצא ממנה (בהזנחה של מטאוריטים ולוויינים). ללא אנרגיה מבחוץ, כל פעילות במערכת תרמודינמית מבודדת, סופה להגיע ל"מות חום" או [[שיווי משקל תרמודינמי]] שבו לא ניתן לבצע כל עבודה (במובן הפיזיקלי) - לא יתקיימו כל תהליכי חיים, פעילות כלכלית או שינוי כלשהו בתוך המערכת. מסיבה זו, התיאור הנאו-קלאסי של הכלכלה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה.  

בפועל, כדור הארץ מהווה מערכת תרמודינמית סגורה שזרמי אנרגיה נכנסים (אור השמש) ויוצאים (קרינת חום) אליה וחומר אינו נכנס או יוצא ממנה (בהזנחה של מטאוריטים ולוויינים). ללא אנרגיה מבחוץ, כל פעילות במערכת תרמודינמית מבודדת, סופה להגיע ל"מות חום" או [[שיווי משקל תרמודינמי]] שבו לא ניתן לבצע כל עבודה (במובן הפיזיקלי) - לא יתקיימו כל תהליכי חיים, פעילות כלכלית או שינוי כלשהו בתוך המערכת. מסיבה זו, התיאור הנאו-קלאסי של הכלכלה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה.  

יש לשים לב כי [[כדור הארץ]] אינו [[מערכת תרמודינמית מבודדת]] - שכן היא בעלת זרם נכנס של [[אנרגיה]] -[[אנרגיה סולארית]] וזרם יוצא זהה בגודלו של אנרגיה בצורת קרינת חום. מבחינת הכלכלה האנושית, יש זרמים נכנסים של [[אנרגיה מתחדשת]] (בעלת גודל זרם עצום, שקשה לאגור אותה או לשלוט בקצב הניצול שלה), ומקור אנרגיה נוסף שהוא [[דלק מחצבי]] שהוא סופי בכמותו אבל קל לשלוט בהיקף הניצול שלו ולאגור אותו.  

יש לשים לב כי [[כדור הארץ]] אינו [[מערכת תרמודינמית מבודדת]] - שכן היא בעלת זרם נכנס של [[אנרגיה]] -[[אנרגיה סולארית]] וזרם יוצא זהה בגודלו של אנרגיה בצורת קרינת חום. מבחינת הכלכלה האנושית, יש זרמים נכנסים של [[אנרגיה מתחדשת]] (בעלת גודל זרם עצום, שקשה לאגור אותה או לשלוט בקצב הניצול שלה), ומקור אנרגיה נוסף שהוא [[דלק מחצבי]] שהוא סופי בכמותו אבל קל לשלוט בהיקף הניצול שלו ולאגור אותו.  

לפי רוב הכלכלנים האקולוגים, הפעילות הכלכלית, במונחים תרמודינמיים היא תהליך בו חומרים בעלי אנטרופיה נמוכה ([[חומרי גלם]] הופכים לפסולת בעלת אנטרופיה גבוהה, ואנרגיה הופכת לחום. כתוצאה מכך גדלה האנטרופיה. חלק מהותי מתוך ה[[צמיחה כלכלית]] פרושו הגדלת הפעילות הכלכלית הפיזית ולכן האצה של תהליך זה יותר ויותר. כרגע, מי שמייצר "סדר" (הקטנת האנטרופיה בתוך המערכת על ידי שימוש באנרגיה), שהינו הכרחי לקיום החיים והכלכלה, היא בעיקר [[הביוספרה|המערכת הביוספרית]] (כלפי כלל החיים), והמערכות החיות של כל יצור חי.  

לפי רוב הכלכלנים האקולוגים, הפעילות הכלכלית, במונחים תרמודינמיים היא תהליך בו חומרים בעלי אנטרופיה נמוכה ([[חומרי גלם]] הופכים לפסולת בעלת אנטרופיה גבוהה, ואנרגיה הופכת לחום. כתוצאה מכך גדלה האנטרופיה. חלק מהותי מתוך ה[[צמיחה כלכלית]] פירושו הגדלת הפעילות הכלכלית הפיזית ולכן האצה של תהליך זה יותר ויותר. כרגע, מי שמייצר "סדר" (הקטנת האנטרופיה בתוך המערכת על ידי שימוש באנרגיה), שהינו הכרחי לקיום החיים והכלכלה, היא בעיקר [[הביוספרה|המערכת הביוספרית]] (כלפי כלל החיים), והמערכות החיות של כל יצור חי.  

ניתן לחשוב על זה כך- בחדר סגור יושבים "אמא" ו"דני". דני (הכלכלה) מבשל ואוכל, אימא (הביוספרה) מביאה אוכל (פוטוסינתזה- [[ייצור ראשוני]]) ומנקה את הסירים (מיחזור חומרים כחלק מ[[מחזור ביוגאוכימי]]). הכלכלנים מסתכלים רק על דני. כשדני קטן ואמא גדולה (כאשר נפח הכלכלה קטן יחסית לביוספרה), וכשה"ארונות" מלאים (מלאי גדול של [[חומרי גלם]] ושל מערכות אקולוגיות מתפקדות), ככל שדני מבשל ואוכל יותר כך הוא נהנה יותר. אבל כאשר דני גדל, הארונות מתרוקנים ואמא הולכת ונחלשת, דני צריך להביא יותר אוכל ולשטוף יותר סירים בעצמו (יותר כסף יחליף ידיים, והכלכלנים יודיעו שהמשק צמח). לצורת הניתוח הזאת יש השלכות אפשריות רבות: לדוגמא אפשר להגיע מכאן [[גבולות לצמיחה|לחסם עליון לצמיחה]], להכרה בקשר בין צמיחה גדלה ל[[השפעות סביבתיות|הרס סביבתי]] גדל, או להיפוך תפקידים בשאלה מהן הגבולות הרצויים של המערכת הכלכלית – המערכת הכלכלית לא רק תקבע כמה סביבה תישאר (כפי שזה מתואר בתאוריה הנאו-קלאסית), אלא גם המערכת הביוספרית תקבע כמה מהכלכלה תשרוד.

ניתן לחשוב על זה כך- בחדר סגור יושבים "אמא" ו"דני". דני (הכלכלה) מבשל ואוכל, אימא (הביוספרה) מביאה אוכל (פוטוסינתזה- [[ייצור ראשוני]]) ומנקה את הסירים (מיחזור חומרים כחלק מ[[מחזור ביוגאוכימי]]). הכלכלנים מסתכלים רק על דני. כשדני קטן ואמא גדולה (כאשר נפח הכלכלה קטן יחסית לביוספרה), וכשה"ארונות" מלאים (מלאי גדול של [[חומרי גלם]] ושל מערכות אקולוגיות מתפקדות), ככל שדני מבשל ואוכל יותר כך הוא נהנה יותר. אבל כאשר דני גדל, הארונות מתרוקנים ואמא הולכת ונחלשת, דני צריך להביא יותר אוכל ולשטוף יותר סירים בעצמו (יותר כסף יחליף ידיים, והכלכלנים יודיעו שהמשק צמח). לצורת הניתוח הזאת יש השלכות אפשריות רבות: לדוגמא אפשר להגיע מכאן [[גבולות לצמיחה|לחסם עליון לצמיחה]], להכרה בקשר בין צמיחה גדלה ל[[השפעות סביבתיות|הרס סביבתי]] גדל, או להיפוך תפקידים בשאלה מהן הגבולות הרצויים של המערכת הכלכלית – המערכת הכלכלית לא רק תקבע כמה סביבה תישאר (כפי שזה מתואר בתאוריה הנאו-קלאסית), אלא גם המערכת הביוספרית תקבע כמה מהכלכלה תשרוד.

* [[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)]]

* [[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)]]

* [[עקרון העוצמה המקסימלית]]

* [[עקרון העוצמה המקסימלית]]

==קישורים חיצוניים==

==קישורים חיצוניים==

* L. Boltzmann, "[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/boltzmann_-_mech._anal._second_law.pdf On the mechanical analogies for the second law of thermodynamics]," J. f. d. reine u. angew. Math. 100 (1887), 201-212.

* L. Boltzmann, "[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/boltzmann_-_mech._anal._second_law.pdf On the mechanical analogies for the second law of thermodynamics]," J. f. d. reine u. angew. Math. 100 (1887), 201-212.

* קונסטנטין קרתיאודורי, [http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics], 1909

* קונסטנטין קרתיאודורי, [http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics], 1909

* [http://tll.mit.edu/help/what-temperature מהי טמפרטורה] סרטון של MIT שמסביר מה הקשר בין מיקרו-מצבים של מערכת לבין מצבה המקרו- הסבר של מכניקה סטטיסטית.

* [http://tll.mit.edu/help/what-temperature מהי טמפרטורה] סרטון של MIT שמסביר מה הקשר בין מיקרו-מצבים של מערכת לבין מצבה המקרו- הסבר של מכניקה סטטיסטית.

==הערות שוליים==

==הערות שוליים==

{{הערות שוליים}}

{{הערות שוליים}}