Деякі речі мають універсальну впевненість, наприклад смерть, податки, другий закон термодинаміки.Ця стаття в основному з точки зору фізики, щоб розповісти вам, чому кімнату не потрібно прибирати.
У 1824 році французький фізик Ніколя Леонард Саді Карно вперше запропонував другий закон термодинаміки, міркуючи про те, як працюють парові машини.До цього дня другий початок термодинаміки залишається актуальним і стає незмінним фактом.Як не намагайся, не можеш позбутися контролю його непохитного висновку, що ентропія ніколи не зменшується в ізольованих системах.
Скільки розташування молекул повітря
Якщо вам дали коробку з повітрям, щоб виміряти деякі його властивості, вашою першою реакцією може бути вийняти лінійку й термометр і записати деякі важливі цифри, які звучать науково, наприклад об’єм, температура чи тиск.Зрештою, такі цифри, як температура, тиск і об’єм, надають всю необхідну вам інформацію, а також все про повітря в коробці.Тому те, як розташовані молекули повітря, не важливо.Молекули повітря в коробці розташовані багатьма різними способами, кожен з яких може призвести до абсолютно однакового тиску, температури та об’єму.Це роль ентропії.Ті, які не можна побачити, все одно можуть призвести до точно тих самих спостережуваних вимірювань за різних перестановок, а концепція ентропії точно описує кількість різних перестановок.
Як ентропія змінюється з часом
Чому значення ентропії ніколи не зменшується?Ви миєте підлогу шваброю або килимком, ви миєте вікна пилом і засобом для миття вікон, ви миєте столові прибори щіткою для посуду, ви миєте туалет туалетною щіткою, а ви чистите одяг валиком для ворсу та одягом для чищення з мікрофібри.Після всього цього вам здається, що ваша кімната стає дуже охайною.Але як довго ваша кімната може залишатися такою?Через деякий час ви зрозумієте, що всі ваші зусилля марні.
Але чому ваша кімната не може залишатися охайною наступні кілька років?Це тому, що поки одна річ у кімнаті змінюється, уся кімната перестає бути охайною.Ви побачите, що в кімнаті набагато більше шансів бути безладною, ніж охайною, просто тому, що є занадто багато способів зробити кімнату безладною.
Надзвичайно вимоглива ентропія
Подібним чином ви не можете зупинити молекули повітря в кімнаті від того, щоб вони раптово вирішили рухатися разом в одному напрямку, збиваючись у куток і задушуючи вас у вакуумі.Але рух молекул повітря контролюється незліченними випадковими зіткненнями та рухами, нескінченним рухом молекул.Є кілька способів зробити кімнату чистою, і є незліченна кількість способів зробити її брудною.Різні «безладні» дії (наприклад, покласти брудні шкарпетки на ліжко чи комод) можуть призвести до однакових вимірювань температури чи тиску.Ентропія вказує, скільки різних способів можна використати для перебудови хаотичної кімнати, коли можна отримати однакові вимірювання.
Час публікації: 29 серпня 2020 р