(janwardenbach/Pixabay) Die Gesetze der Thermodynamik sind drei Prinzipien, die die Art und Weise beschreiben, wie sich Energie innerhalb eines Systems bewegt und zwischen Gruppen von Objekten übertragen wird.
Die Gesetze haben ihren Ursprung in Studien über Wärme und Maschinen in vergangenen Jahrhunderten, sind aber seitdem zu grundlegenden Aussagen darüber geworden, wie das Universum auf einer grundlegenden Ebene funktioniert.
Es gibt keine spezielle Reihenfolge für die drei Prinzipien, aber heute werden sie im Allgemeinen wie folgt aufgeführt:
Was ist der erste Hauptsatz der Thermodynamik?
Dies wird oft als „Energie kann weder erzeugt noch zerstört werden, sie kann nur ihre Form ändern“ zusammengefasst und beschreibt das Energieeinsparung . Zu dieser Regel gehört jedoch noch etwas mehr.
Das erste Gesetz bezieht sich nur auf geschlossene Systeme, in denen keine Energie hinzugefügt oder subtrahiert wird. Unser gesamtes Universum zum Beispiel ist ein geschlossenes System, in dem die Energie, mit der es begann, in irgendeiner Form konserviert ist.
Was ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?
Nach dem ersten Hauptsatz mag die Energiesumme des Universums endlos und ewig sein, aber nach dem zweiten Hauptsatz ist seine Umwandlung eine Einbahnstraße ins Langweilige.
Energie ist praktisch eine Beschreibung der Veränderung in einem System. Einige Energieformen können leicht das tun, was wir nennen arbeiten ; Dinge in Bewegung bringen, vielfältige Veränderungen herbeiführen, eine Struktur oder Ordnung bewahren oder sogar verstärken. Die starke Strahlung des Sonnenlichts kann beispielsweise einfache Verbindungen in vielfältige Lebewesen verwandeln. Ohne Licht würde das Leben sterben, verdorren und schließlich zu kaltem Staub zerfallen.
Aber alle Energieübertragungen erzeugen zufällige Schwankungen, die wir als Wärme bezeichnen. Dank dieses unvermeidlichen Hauchs von Zufälligkeit – oder wie man es nennt Entropie – Ein geschlossenes System wird sich immer einem gleichmäßig ungeordneten Zustand nähern.
Sie können mehr Energie hinzufügen, um einige einzigartige Ordnungselemente wiederherzustellen, aber denken Sie daran, dass das Universum keine neue Versorgung mit nützlicher Energie erhält und am Ende alles die gleiche alte, nutzlose Hitze sein wird, die in die eisigen Tiefen sickert der Raumerweiterung.
Dieses unvermeidliche Abgleiten in einen chaotischen Zustand ist die Zunahme der Entropie. Die maximale Entropie würde auftreten, wenn die gesamte Energie im Universum gleichmäßig verteilt wäre. Dies wird als Hitzetod (oder, wenn Sie ein dramatischer Typ sind, der große Frost) bezeichnet und könnte der Fall sein ultimatives Schicksal des Universums .
Was ist der dritte Hauptsatz der Thermodynamik?
Es ist das Gesetz, über das niemand viel spricht, das aber ziemlich tiefgreifend ist und die Grenzen der Energie deutlich definiert, indem es Regeln für Materie, Wärme und Ordnung miteinander verbindet.
Technisch ausgedrückt heißt es, dass die Entropie eines perfekt angeordneten Atomgitters bei null Grad Kelvin Null ist. Aber dieser hypothetische kalte Kristall kann immer nur in unserer Vorstellung existieren, da eine solche absolute Abwesenheit von Wärme in der realen Welt unmöglich ist.
Deprimierend.
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