Können wir den zweiten Hauptsatz wirklich auf das gesamte Universum anwenden?

Stellen Sie sich für eine Sekunde vor, dass das "thermodynamische Universum" unendlich groß ist und eine unendliche Masse hat, daher unendliche innere Energie und unendliche Entropie. Was würde dann die Aussage bedeuten, dass bei jedem Vorgang die bereits unendliche Gesamtentropie des Universums nur zunehmen kann, während sich die unendliche gesamte innere Energie nicht ändert? Was könnten solche Aussagen operativ bedeuten? Wie könnten diese überhaupt im Prinzip getestet werden?

Trotz der hochtrabenden Aussage von Clausius, dass "das" Universum operativ sinnvoll ist, muss die Bedeutung des "Universums" von kosmischen auf galaktische/solare/geologische Skalen beschränkt werden ...

In der Praxis untersuchen wir ein System mit seiner unmittelbaren Nachbarschaft und nennen das einfach „Universum“, aber wir gehen noch einen entscheidenden Schritt weiter und führen idealisierte Arbeitsquellen zusammen mit dem Konzept einer idealisierten Entropie-(Wärme-)Quelle/Senke ein.

Die entscheidende Idealisierung liegt in der Annahme, dass jede Arbeitsquelle eine konstante mechanische/elektrische/magnetische/usw. Kopplung mit dem System bereitstellt, das durch eine einzelne intensive Größe (Druck, Spannung, E, H usw.) unabhängig von der Menge umfangreicher Größen gekennzeichnet ist (Volumen, Dehnung, Ladung, Polarisation etc.) mit dem System ausgetauscht hat.

In ähnlicher Weise ist ein Wärmebad (Thermostat) so mit dem System gekoppelt, dass sich die Temperatur des Bades nicht ändert, unabhängig von der Menge an Entropie (dh.$\Delta U_{bath}= T_{bath}\Delta S_{bath}$es hat sich bei dieser Temperatur mit dem System ausgetauscht (wobei$\Delta S_{bath}$ändert sich mit der Interaktion während$T_{bath}$bleibt konstant). (Natürlich könnten mehrere Wärmebäder mit unterschiedlichen Temperaturen oder Arbeitsquellen mit unterschiedlichen Drücken gleichzeitig an das System angeschlossen und gekoppelt sein, so dass das System nicht ins Gleichgewicht kommen kann, sich aber in einem stabilen stationären Zustand befindet.)

Dies erinnert an die Art und Weise, wie EEs eine Batterie oder eine beliebige Spannungsquelle idealisieren, deren Klemmenspannung sich unabhängig von ihrem Laststrom nicht ändert. Es gibt keine solche Batterie, aber jeder Stromkreis ist mit dieser Annahme ausgelegt, obwohl die Batteriespannung von ihrer Entleerung abhängt. Wir wissen es, aber überwinden es mit einem geeigneten Design, so dass der Bereich der akzeptablen Leistung der Schaltung beibehalten wird. Man kann sagen, dass im Kontext der Kirchhoffschen Gleichungen die idealisierten Spannungs- oder Stromquellen (z. B. Batterie oder Wechselstromgenerator usw.) die Umgebung der Schaltung sind.

Wenn wir die Vorspannung oder die Wärmebadtemperatur oder den atmosphärischen Druck als Umgebung des Systems angeben, geben wir ihm Randbedingungen, und das System mit seinen Randbedingungen ist das, was wir thermodynamisches Universum ohne jede "kosmische" Bedeutung nennen daran befestigt sein.

1. Wird das Universum von anderen Universen oder einer "höheren" Ordnung der Realität beeinflusst? Das weiß ich ganz sicher nicht. Wenn Sie dies tun, würde ich mich freuen, wenn Sie diese Behauptung unterstützen. Soweit ich weiß, ist das Universum möglicherweise eine isolierte Blase, und ich habe keine glaubwürdigen Beweise gesehen, die dieser Annahme widersprechen.

2. Das Universum ist nicht im Gleichgewicht, weil es sich ständig verändert, sonst würde nichts passieren. Wieder einmal hängt Ihre Frage von einer unbekannten Annahme ab. Das heißt: „Das Universum hat eine unendliche Größe und daher auch eine unendliche Energie“.

3. Rechentechnisch kann man sich einfach auf die Entwicklung des Universums zwischen zwei beliebigen Zeitpunkten beschränken und damit endlich machen. Ihre Behauptung gilt nur, wenn Sie auf einem unendlichen Zeithorizont bestehen.