Ich bin sehr verwirrt über folgendes:
Ich würde eine perfekte Schraube mit niedriger Entropie betrachten. Seine Oberfläche ist nahezu reibungsfrei, da die Anordnung der Moleküle einfach perfekt geordnet und aufgebaut ist.
Mit dieser Schraube kann eine Energieart in eine andere umgewandelt werden, ohne viel Wärmeenergie zu verlieren. Die niedrigere Entropie bewirkt, dass Energieumwandlungen perfekter sind, von einer Form in eine andere Form, anstatt viele neue Energieformen zu schaffen.
Es hat jedoch viel Energie gekostet, diese perfekte Schraube herzustellen. Das Gleiche gilt für ein perfektes Segel, ein perfektes Zahnrad..
Man würde fast sagen, dass etwas mit der Energie konserviert wird, die benötigt wird, um Ordnung im ungeordneten Universum zu schaffen, und mit den hocheffizienten Energieumwandlungsmaschinen, die aus diesen Objekten geschaffen werden.
Hat diese Beziehung einen Namen? Und ist es überhaupt eine wahre Aussage, dass viel Energie benötigt wird, um diese Objekte mit niedriger Entropie zu erzeugen? Manchmal höre ich, dass das Erstellen von Dingen mit niedriger Entropie einfach ist: Senken Sie einfach die Temperatur. Aber ich sehe nicht, wie das möglich ist, ohne Energie von woanders zu nehmen, um all die zufälligen Brownschen Bewegungen in etwas zu zähmen, das sich statistisch auf eine bestimmte Weise mit einem Minimum an Variation verhält.
Und gibt es einen Zusammenhang zwischen minimaler Entropie und maximaler Umwandlung von Energieformen?
Normalerweise, weil das der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt. Die Entropie muss immer zunehmen. Da Dinge, die eine niedrige Entropie erzeugen, gegen dieses Gesetz verstoßen, bedeutet dies, dass es viel Energie gekostet hat, diese Objekte mit niedriger Entropie herzustellen. Natürlich kann die Entropie sinken, solange die Entropie des Universums weiter zunimmt. Nun, ich bin mir nicht sicher, aber minimale Entropie bedeutet, dass Sie Energie nicht wirklich von einer Form in eine andere umwandeln können. Es muss eine Entropieänderung stattfinden. Es soll nicht nur eine niedrige Entropie haben. Diese niedrige Entropie muss dann zu einer hohen Entropie ansteigen, damit die Umwandlung von Energieformen stattfinden kann. Denn wenn überall die Entropie niedrig ist, dann ist diese niedrige Entropie die neue hohe Entropie und irgendwo wird es eine niedrigere Entropie geben.
Mein Gefühl ist, dass Energie und Entropie eine Art ständiges Hütchenspiel sind. Der Energieverbrauch führt zu einem Anstieg der Entropie.
Ich denke, ein gutes Werkzeug zum Verständnis des zweiten Hauptsatzes ist der Zeitpfeil. Was Ihnen vielleicht schon bekannt ist. Ein Glas zersplittert auf dem Boden. Die Glasscherben und der Inhalt wechseln von einer komprimierten, geordneten Form zu einer dispergierten Form. Auf molekularer Ebene kommt es beim Aufbrechen molekularer Bindungen zu Wärmeverlusten.
Dieser Prozess demonstriert den Zeitpfeil als eine Einbahnstraße in Bezug auf die Zunahme der Entropie, denn während ein Glas auf den Boden zerbrechen kann, wird es sich realistischerweise nicht spontan auf dem Tisch, von dem es gefallen ist, neu formieren. Das Zerbrechen des Glases zeigt den Pfeil oder die Richtung der Zeit. Es bewegt sich nur vorwärts, da das Ereignis ein irreversibler Prozess ist. Sie können das Chaos beseitigen und das Glas ersetzen. Oder Sie können die Teile des Glases wieder zusammenkleben oder Sie können das zerbrochene Glas schmelzen und recyceln, aber der Fall und das Brechen werden nicht in dem Maße umgekehrt, wie die Effekte durch mehr Energieverbrauch und Entropie umgekehrt werden.
Dasselbe gilt, wenn Kalorien verbrannt werden, um dich zu ernähren, oder Benzin in einem Auto verbrannt wird. Sowohl Sie als auch das Auto sind offene Systeme. Sie können Ihre verbrannten Kalorien durch Essen ersetzen und Sie können Erzkraftstoff in den Benzintank eines Autos füllen. Der verbrannte Kraftstoff beginnt als konzentriertes Energiepotential und bei der Umwandlung, wodurch das Auto funktionieren kann, wird ein Teil des Kraftstoffs als Dämpfe dispergiert. Wieder ein irreversibler Prozess, der den Zeitpfeil demonstriert.
Zurück zum zerbrochenen Wasserglas, woher kam das Glas überhaupt? Brennstoff wird verbrannt, um Sand zu schmelzen und ihn in Glas umzuwandeln. Energieverbrauch, Zeitpfeil und Entropie.
Entropie ist Unordnung, aber nicht unbedingt nach der üblichen Definition dieses Begriffs. Es ist Wärmeverlust und die Senkung der potentiellen Energie. Niemand und nichts könnte ohne sie funktionieren.
Du und ich, die Erde und alles Leben sind bekanntermaßen Sternenkram. Das heißt, wir existieren, weil Sterne alterten und starben, sich selbst verzehrten und ihr beeindruckendes Wärmepotential verloren. Das ist stellare Entropie, Wärmeverlust und ein irreversibler Prozess. Aber ich würde lieber auf der Erde leben als auf der Oberfläche der Sonne.
Der Zeitpfeil kann auf viele Prozesse angewendet werden und kann einen starken intuitiven Eindruck von der tatsächlichen Verbreitung und den Ergebnissen der Entropie vermitteln. Es ist überall, ständig.