Keskustelu:Termodynamiikka

2. pääsääntö

Eikö termodynamiikan 2. pääsääntöä (lämpötilojen tasaantuminen, entropian kasvu) ole perusteltu millään muulla kuin todennäköisyyslaskennalla ja kokemuksillamme luonnon käyttäytymisestä? --Käyttäjä:anonyyymi 3. huhtikuuta 2008 kello 00.45 (UTC)

Entropian kasvu?

Mielestäni on nykyajan arkipäivän kokemuksen perusteella aivan ilmeistä ilman suurempia tutkimuksiakin, että järjestelmän entropia voidaan jonkin järjestelmän toiminnan avulla pysäyttää nollaan tai jopa kääntää negatiiviseksi. Miten muuten saataisiin esimerkiksi mitään elintarvikkeita säilyttäviä pakkauksia valmistettua? Käsittääkseni esimerkiksi jogurtti säilyy rappeutumatta asianmukaisessa avaamattomassa muovipakkauksessa paljon pitempään kuin avonaisessa astiassa. Nyt jos on tehdas, joka systemaattisesti tuottaa tällaisia pakattuja jogurttituotteita, niin eikö ole mahdollista ajatella, että tehtaan ympäristön entropia pienenee sopivissa olosuhteissa jopa enemmän, kuin jogurttien säilyttämisratkaisuun on käytetty jaloa energiaa? Muovinen jogurttipurkki kestää tyhjänä kotitaloudessa rappeutumatta käsittääkseni useita vuosia. Toinen entropiaan liittyvä asia on synergia. Missä määrin järjestelmät voivat toimia toistensa kanssa yhteistyössä niin, että kaikkien toimintaan osallistuvien järjestelmien kokonaisentropia mahdollisesti pienenee? --Lauri J. M.

Entropia kasvaa eristetyssä systeemissä (systeemi joka ei vaihda energiaa ympäristönsä kanssa) mikäli lämpötila ei ole 0 K (3. pääsääntö), mutta 0 K ei voida käytännössä saavuttaa kvanttimekaanisista ilmiöistä johtuen, vaikka se klassisen fysiikan mukaan olsi mahdollista. Samoista kvanttisyistä johtuen on myös mahdoton todistaa että 0 K on saavutettu (mittaus vaatii vuorovaikutuksen ulkopuolelta). Tärkein pointti on se, että entropian kasvusta ei ole havaittu koskaan poikkeamaa ja termodynamiikan pääsäännöt perustuvat havaintoihin. Universumi (kirjaimellisesti kaikki mitä on) on eristetty systeemi. Myös jos universumi on ääretön, voidaan olettaa (ei tietää) että samat pääsäännöt pätevät myös muualla universumissa, jolloin universumin kokonaisentropia on ääretön. Jos asiaa oikeasti lähtee mittaamaan, havaitaan, että jogurttipurkin koneellinen valmistus, kuljetus, valmistajien metabolia ym. johtaa kokonaisuudessaan aina universumin kokonaisentropian kasvuun ja lopulta myös purkki hajoaa entropian vaikutuksesta. Entropia johtuu tilastoista: tilastollisesti mikrotiloja, joissa "verrannollisuuskertoimena/fysiikan valuuttana" käytetty energia (olematon abstrakti käsite) eri muodoissaan (atomeina, näiden liikkeinä ym.) voi esiintyä, on huomattava määrä. Kaasuatomit ovat todennäköisemmin ympäriinsä huoneessa kuin tietyssä tilassa, esim. paineessa toisella puolella huonetta kun toisella puolella on tyhjiö. Jos mahdolliset mikrotilat rajataan vain yhteen tilaan, myös entropia muuttuu käsitteenä tarpeettomaksi. Jos nopassa on pelkästään ykkösiä, on siinä 1 mikrotila. Jos nopassa on kuusi silmälukua, on todennäköisempää että sillä heittää jonkin muun kuin ykkösen. Mitä enemmän noppia ja/tai niiden tiloja on, sitä epätodennäköisempää on heittää kaikilla sama luku (vrt. miljardeihin ja miljardeihin huoneen kaasuatomeihin ja näiden mirjardeihin ja miljardeihin mahdollisiin tiloihin). Jos systeemiä rajataan, voi systeemin entropia vähentyä. Mikään universumin sisäinen systeemi ei kuitenkaan ole täysin eristetty. Jogurttipurkin läpi voi tulla valoa, johtua lämpöä, mutta jopa liikkua kaasua. Kaikki todelliset systeemit ovat siis avoimia universumia lukuunottamatta. Jos rajataan esim. kemiallinen reaktio omaksi systeemikseen, voi sen entropia reaktiosta riippuen pienentyä mikäli reaktio on myös eksoterminen. Eksoterminen reaktio vapauttaa energiaa ympäristöönsä, jolloin systeemin ympäristön kokonaisentropia kasvaa. Keministi (keskustelu) 14. helmikuuta 2018 kello 09.26 (EET)