Wie nimmt die Entropie mit der Zeit zu?

Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik gilt :

In einem isolierten System nimmt die Entropie mit der Zeit zu. In einem offenen System scheint die Entropie abzunehmen, aber das kombinierte Ergebnis aller verwandten Ereignisse führt zu einem Anstieg der Gesamtentropie.

Sagen wir mal, ein gemischtes Kartenspiel. Wenn ich die Karten sortiere, scheint die Entropie abzunehmen. Was sind also die verwandten Ereignisse, die die Gesamtentropie erhöhen?

Kannst du erklären, warum du denkst, dass das Kartendeck ein geschlossenes System ist?
Ich nehme an, der Vorfall ereignete sich in einem geschlossenen Raum zwischen mir und den Karten, das ist also im geschlossenen System. Irgendwas falsch in meinen Gedanken? @Stevens

Antworten (4)

Um die Karten zu organisieren, müssen Sie Energie abgeben, indem Sie die Karten bewegen (z. B. Ihre Arme bewegen). Sie werden auch Wärme erzeugen δ Q , und Ihre innere Entropie wird zunehmen,

D S Du > δ Q T .
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist genau die Aussage, dass die Gesamtentropie zunehmen wird,
D S Du + D S Karten > 0.
Man kann also die Entropie der Karten nur verringern, indem man seine eigene oder die seiner Umgebung stärker erhöht.

Ihre Zellen haben eine Menge Energie in gut organisierten Strukturen, die Zucker genannt werden. Wenn Sie mit dem Mischen fertig sind, haben Sie sie in ungeordneteres CO 2 und H 2 O umgewandelt. Die im Kartenstapel verringerte Entropiemenge ist geringer als die in diesen Molekülen erhöhte Entropiemenge.

Um Zahlen darauf zu setzen, hat ein Kartenspiel 52 ! mögliche Anordnungen. Die zu verringernde Entropie liegt in der Größenordnung von lg ⁡ 52 ! ≈ 225 Bits. Die Entropie, die durch Dissipation von beispielsweise einem Joule Energie bei menschlicher Körpertemperatur (310 K) erzeugt wird, liegt in der Größenordnung von 1   J k B ⋅ ( 310   K ) ⋅ ln ⁡ 2 ≈ 3.4 × 10 20 Bits. Offensichtlich ist eine Zahl viel größer als die andere.
Ja, hypothetisch funktionieren Ihre Zahlen als Beispiel. Aber wir können nicht sagen, dass es sicher ein Joule kostet.

Das System ist ein offenes System. Du führst Energie ein. Es erhöht die Gesamtentropie oder "Unordnung" des Universums, weil jetzt die Energie, die zum Mischen der Karten verwendet wurde, in Wärme- und Lichtenergie umgewandelt wurde, die eine ungeordnete Form von Energie ist.

Diese "verwandten Ereignisse" finden innerhalb der "Maschine" statt, die die Entropieabnahme verursacht.

Diese „Maschine“ ist der menschliche Körper.

Der Körper verbraucht ständig Nahrung, Fette, Proteine ​​usw. - baut systematisch niederentropische Einheiten ab und setzt gebundene Energie frei, was zu einer Erhöhung der Entropie führt - um entropiemindernde Aktionen wie das Sortieren gemischter Spielkarten durchzuführen.

Jeder mechanische Motor tut dasselbe, indem er Kraftstoff verbrennt, die Moleküle zerlegt und flüchtige Gase und gebundene Energie freisetzt.

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropiezunahme aufgrund dieser Ereignisse im Körper größer ist als die Entropieabnahme, die sie verursachen.

Wie nimmt die Entropie mit der Zeit zu?
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