Soweit ich es interpretiere, besagt das Gesetz der immer größer werdenden Entropie, dass "ein System sich immer in Richtung des ungeordnetsten Zustands bewegen wird, niemals in die andere Richtung".
Jetzt verstehe ich, warum es für ein System praktisch unmöglich wäre, seine Entropie zu verringern, genauso wie es für mich praktisch unmöglich ist, einen Zauberwürfel durch zufällige Drehungen zu lösen. Allerdings bleibt die (noch so kleine) Wahrscheinlichkeit bestehen.
Warum untermauert dieses Gesetz so viel von der modernen Physik? Warum ist eine Theorie, die dieses Gesetz bricht, nutzlos, und warum war Maxwells Dämon so ein Problem? Beschreibt dieses Gesetz nicht nur, was in komplexen Systemen am wahrscheinlichsten passieren wird, nicht was in allen Systemen passieren muss ?
Hannesh, Sie haben Recht, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik nur beschreibt, was in makroskopischen Systemen am wahrscheinlichsten passiert, und nicht, was passieren muss. Es ist wahr, dass ein System seine Entropie über einen gewissen Zeitraum mit einer kleinen, aber von Null verschiedenen Wahrscheinlichkeit spontan verringern kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies immer wieder passiert, geht jedoch über lange Zeiträume gegen Null, ist also im Grenzbereich sehr langer Zeiten völlig unmöglich.
Das ist ganz anders als Maxwells Dämon. Maxwells Dämon war ein erhebliches Problem, da es schien, dass ein intelligentes Wesen (oder allgemeiner jeder Computer), das in der Lage ist, sehr präzise Messungen durchzuführen, die Entropie beispielsweise einer Kiste mit Gasmolekülen kontinuierlich verringern könnte. Für alle, die das Problem nicht kennen, diese Entropieabnahme könnte über eine Trennwand mit einem kleinen Fenster erzeugt werden, das der Dämon mit vernachlässigbarem Arbeitsaufwand öffnen oder schließen kann. Der Dämon lässt nur sich schnell bewegende Moleküle in die eine Richtung passieren und sich langsam bewegende in die andere Richtung. Dies bewirkt effektiv, dass Wärme von einem kalten Gaskörper auf einer Seite der Trennwand zu einem heißen Gaskörper auf der anderen Seite fließt. Da dieser Dämon ein makroskopisches System sein könnte, Sie haben dann ein geschlossenes thermodynamisches System, das seine Entropie deterministisch auf so wenig wie möglich verringern und sie dort so lange halten kann, wie es möchte. Dies ist ein klarer Verstoß gegen den zweiten Hauptsatz, da das System niemals zum thermodynamischen Gleichgewicht tendiert.
Die Auflösung ist, wie Sie vielleicht wissen, dass der Dämon vorübergehend Informationen über die Positionen und Geschwindigkeiten der Gaspartikel speichern muss, um seine teuflische Arbeit zu verrichten. Wenn der Dämon nicht unendlich ist, muss er diese Informationen schließlich löschen, um Platz für mehr zu schaffen, damit er die Entropie des Gases weiter verringern kann. Das Löschen dieser Informationen erhöht die Entropie des Systems um gerade genug, um der Kühlwirkung des Dämons nach dem Landauer-Prinzip entgegenzuwirken . Dies wurde zuerst von Charles Bennett gezeigt , glaube ich. Der Punkt ist, dass, obwohl Lebewesen die Entropie des Universums vorübergehend zu verringern scheinen, der zweite Hauptsatz Sie am Ende immer einholt.
Grundsätzlich erklären wir Entropie im Allgemeinen als "die Unordnung des Systems", wir messen sie im großen Maßstab für makroskopische Objekte, nicht für mikroskopische Objekte.
Eigentlich ist es ein Missverständnis zu sagen, dass Entropie Unordnung ist, Entropie nicht 'Unordnung' und Entropieänderung nicht 'von Ordnung zu Unordnung' ist. Entropie misst die Verteilung von Energie: wie viel Energie in einem Prozess verteilt wird oder wie weit sie verteilt wird – bei einer bestimmten Temperatur. In der Chemie ist die Energie, die die Entropie misst, „Bewegungsenergie“, die Translations-, Vibrations- und Rotationsenergie von Molekülen und gegebenenfalls Phasenwechselenergie. (Bindungsenergie ist nur beteiligt, wenn chemische Reaktionen ablaufen.) Lassen Sie uns mit mindestens einem populären Mythos aufräumen: „Entropie ist Unordnung“ ist eine allgemein verbreitete Behauptung, aber Gemeinsamkeiten machen sie nicht richtig. Entropie ist nicht "Unordnung", obwohl die beiden miteinander in Beziehung gesetzt werden können. Für eine gute Lektion über die Fallen und Fallstricke beim Versuch zu behaupten, was Entropie ist, siehe Insight into entropy von Daniel F. Styer, American Journal of Physics 68(12): 1090-1096 (Dezember 2000). Styer verwendet Flüssigkristalle, um Beispiele für eine erhöhte Entropie zu veranschaulichen, die mit einer erhöhten "Ordnung" einhergeht, ganz unmöglich in der Weltanschauung von Entropie ist Unordnung. Und denken Sie auch daran, dass "Ordnung" ein subjektiver Begriff ist und als solcher den Launen der Interpretation unterliegt.
Lesen Sie dies zur weiteren Klärung http://entropysite.oxy.edu/cracked_crutch.html
N. Jungfrau