Второй закон термодинамики

[timik]

У меня вопрос. Прошу прощения, если он безграмотен и наивен. В физике я, мягко говоря, "не очень".. )

Не помню, проходят ли этот закон в школе... Насколько я его понимаю, он звучит как-то так: "теплота может перейти только от горячего к холодному, но не наоборот"
Или по другому: "энергию можно превратить в работу, но этой же работы уже не хватит, чтобы получить столько же энергии"
И поэтому, сама по себе никакая замкнутая система долго работать не может, если не прикладывать к ней дополнительно внешней силы (вечный двигатель невозможен)
Но конечно, понятнее всего этот закон звучит в народном изложении: "бардак приходит сам собою, порядок надо наводить" ))
Короче говоря, всё на свете стремиться остыть, остановиться и развалиться. Любому процессу, чтобы он продолжался, нужна подпитка из вне.

Хороший закон. Но мой вопрос в следующем: а применим ли он ко всей Вселенной? В целом.
И если нет, то почему?
Ведь если принять весь наш физический мир, всю Вселенную, все атомы в ней, за некую единую, общую систему, то выходит, что и она живет по этому "закону разрушения". Все в ней давно должно было разлететься, рассыпаться, смешаться в хаосе и энтропии.
Однако этого не происходит.
Галактики едут себе по своим делам, звёзды умирают и опять рождаются, молекулы распадаются и собираются снова, и т.д.... Всё сияет, пыхтит и работает )
Но чем все это "подзаряжается"? Почему энергия всей этой Системы никак не закончится?

Если Второй закон термодинамики применим ко всей Вселенной в целом, то придётся признать, что он доказывает существование... Бога! )
Значит есть нечто такое, что пронизывает всё вокруг и подпитывает всё дополнительной энергией! И это "Нечто" не является частью этой Вселенной. Оно откуда-то из вне её.

Comments

[Конфетная Сила]

Это было даже на Вики.
«Второе начало термодинамики (в формулировке неубывания энтропии) иногда используется критиками эволюционной теории с целью показать, что развитие природы в сторону усложнения невозможно. Однако подобное применение физического закона является некорректным, так как энтропия не убывает только в замкнутых системах (сравн. с диссипативной системой), в то время как живые организмы и планета Земля в целом являются открытыми системами».
Так что, похоже, всё несколько более прозаично.

[inquisitor]

Это статистический закон. Он справедлив с точностью до вероятностных флуктуаций. Он не запрещает передачу тепла от холодного к горячему, но утверждает, что это очень маловероятно.
И не факт, что закон применим ко всей Вселенной. Большие масштабы плохо изучены.

[Ultra Kawaii]

Энергия вселенной переходит из одного вида в другой. В этом вопросе нужно обязательно рассматривать жизненные циклю звезд, так как они существенно влияют на энергообмен отдельных систем.

Гораздо интереснее откуда взялась энергия на первоначальный Большой Взрыв и что было до него.

"Все в ней давно должно было разлететься, рассыпаться, смешаться в хаосе и энтропии." -- Существование второго начала термодинамики не отменяет других законов, таких как гравитация и взаимодействие частиц.

[Cuarto]

А кто вам сказал, что все подпитывается энергией?.. В конце концов все звезды потухнут и атомы замрут... Ну, по одной из теорий... Да и по другим в конце концов энергия преображается и заканчивается, так, или иначе)
Так что энергия (которая, кстати, нигде и никогда не заканчивается, а просто меняет свой вид) вселенной таки не подпитывается.

[inquisitor]

В конце концов все звезды потухнут и атомы замрут...
Но энергия никуда не денется. Всё будет заполнено "реликтовым" излучением. А потом рано или поздно последует мощная флуктуация - новый Большой взрыв...

[Lkx]

начали вы за здравие. с закона возрастания энтропии адиабатически изолированной системы. а кончили...
теперь о звездах: звезда накрылась медным тазом, где-то возникла новая. закон сохранения массы замкнутой системы. и энергии кстати тоже.
вы не забывайте, что термодинамика описывает крайней абстрактные случаи. очень абстрактные. в реальной жизни таких не бывает.

ps"законы физики не отменяются. они только уточняются и дополняются"
pps"в области Разума никаких доказательств существования бога быть не может"

[le flou]

Почитайте Хокинга краткую или кратчайшую историю вселенной, там это подробно рассмотрено, со всеми вариантами.

[timik]

Cuarto, А я вот еще где-то прочитал, что любой вид энергии может переходить из одного вида в другой. И только энергия движения атомов, при переходе в другое состояние, может частично теряться... Я не очень понимаю куда, но видимо именно поэтому, рано или поздно, любая система останавливается...

[inquisitor]

Я не очень понимаю куда, но видимо именно поэтому, рано или поздно, любая система останавливается...
Не останавливается, а приходит к термодинамическому равновесию с точностью до квантовых осцилляций (спасибо неравенству Гейзенберга)...

[suppi]

Но чем все это "подзаряжается"? Почему энергия всей этой Системы никак не закончится?

Как гласит одна из теорий (если опустить все детали и само возникновение большого взрыва): после большого взрыва Вселенная расширяется под действием сил инерции. И есть предположения, что когда-нибудь может наступить момент, что силы гравитации начнут преобладать над силами инерции и Вселенная начнет уменьшаться в размерах (вплоть до точки, после чего возможен новый взрыв).

[el-elk]

Такое ощущение, что физику тут никто не изучал, а на простые в общем-то вопросы отвечают исключительно с позиций не проверенных ТЕОРИЙ, а непроверенных ГИПОТЕЗ. Со своей наивной точки зрения преподавателя, я все ж отвечу иначе.

Хороший закон. Но мой вопрос в следующем: а применим ли он ко всей Вселенной? В целом.
Применим. Одна из космологических моделей гласит, что все так и закончится - все развалится на отдельные частицы и остынет, т.е. прекратит свое движение.

Галактики едут себе по своим делам, звёзды умирают и опять рождаются, молекулы распадаются и собираются снова, и т.д.... Всё сияет, пыхтит и работает )
Но чем все это "подзаряжается"? Почему энергия всей этой Системы никак не закончится?
Наша Вселенная еще довольно молода - по оценкам ей около 10 млрд. лет. И, кстати, мы не видим процесса рождения звезд. Это одна из проблем теории зарождения звезды из межзвездной пыли - никто не наблюдает такого процесса еще, поэтому сказать, что рождаются новые звезды мы не можем. Они ПЕРЕрождаются, да... но не заново образуются.
Про "молекулы собираются снова" - это о чем речь? В локальной системе это возможно с затратой энергии и подсчет элементарен - закон сохранения не нарушается. В глобальных мы не наблюдаем рождения молекул. Нет такой, скажем, звездной системы, где идет интенсивное молекулообразование.
Кстати, и реплика про замкнутую систему тоже верна. Никто не знает, насколько замкнута наша Вселенная. Нет данных.

Что касается Бога, то его существование в рамках существующих моделей невозможно ни доказать, ни опровергнуть. Само по себе это называется "основной вопрос философии" и, как можно догадаться, если он "основной", то мучают его долго и выводов сделать не могут. Именно поэтому этот вопрос ВНЕ НАУКИ. Не хватает данных.

К энергии движения атомов не надо приплетать лишнего, она никуда не теряется, закон сохранения энергии-импульса верен вплоть до элементарных частиц.

[BlameMe]

Второе начало термодинамики - там есть и про тепловую смерть Вселенной.

Физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами. Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому. Другая формулировка второго начала термодинамики основывается на понятии энтропии: «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться»

С точки зрения статистической физики второе начало термодинамики имеет статистический характер: оно справедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций препятствует точному его выполнению, однако вероятность сколь-нибудь значительного нарушения крайне мала.

По мнению Ландау, поскольку Вселенная является системой, находящейся в переменном гравитационном поле, закон возрастания энтропии к ней неприменим:
"Выход из создающегося таким образом противоречия следует искать в общей теории относительности. Дело в том, что при рассмотрении большинства областей вселенной важную роль начинают играть существующие в них гравитационные поля. Как известно, последние представляют собой не что иное, как изменение пространственно-временной метрики. При изучении статистических свойств тел метрические свойства пространства-времени можно в известном смысле рассматривать как «внешние условия», в которых эти тела находятся. Но утверждение о том, что замкнутая система должна в течение достаточно длительного времени перейти в состояние равновесия, разумеется, относится лишь к системе, находящейся в стационарных внешних условиях. Между тем общее космологическое расширение вселенной означает, что ее метрика существенно зависит от времени, так что «внешние условия» отнюдь не являются в данном случае стационарными. При этом существенно, что гравитационное поле не может быть само включено в состав замкнутой системы ввиду того, что при этом обратились бы в тождество законы сохранения, являющиеся, как мы видели, основой статистики. Благодаря этому в общей теории относительности мир как целое должен рассматриваться не как замкнутая система, а как система, находящаяся в переменном гравитационном поле; в связи с этим применение закона возрастания энтропии не приводит к выводу о необходимости статистического равновесия." - Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — Издание 3-е, дополненное. — М.: Наука, 1976. — 584 с. — («Теоретическая физика», том V), § 8.