熱力學的第二定律指出，隨著能量被轉移或轉化，越來越多的浪費了它。這是四個熱力學定律，其中描述了熱能或熱量與其他形式的能量之間的關係，以及能量如何影響物質。這熱力學第一法指出不能創造或破壞能量；總計數量宇宙中的能量保持不變。熱力學的第二定律是關於能量的性質。第二定律還指出，任何孤立的系統都有自然的趨勢，即退化為更無序狀態。波士頓大學。
密蘇里州立大學物理學教授賽巴爾·米特拉（Saibal Mitra）發現第二定律是四個中最有趣的法律法律熱力學。米特拉告訴《現場科學》：“有多種陳述第二定律的方法。” “在非常微小的水平上，它簡單地說，如果您有一個孤立的系統，則該系統中的任何自然過程都會朝著系統增加或熵的方向發展。”
Mitra解釋說，所有過程都會增加熵的增加。即使在特定位置增加了秩序，例如，當您考慮到包括環境在內的整個系統時，分子的自組裝形成生物體，熵的淨增加也會增加。在另一個例子中，隨著水的蒸發，晶體可以從鹽溶液中形成。晶體比溶液中的鹽分子更有序。但是，蒸發水比液態水更加無序。從總體上看，該過程導致疾病的淨增加。
熱力學第二定律的歷史
在他的書中，”一種新的科學“（Wolfram Media，2018年），Stephen Wolfram寫道：“大約在1850年，魯道夫·克勞西烏斯（Rudolf Clausius）和威廉·湯姆森（William Thomson）（凱爾文勳爵）表示，熱量並沒有自發地從較冷的身體流向更熱的身體。 ”這成為第二律的基礎。
隨後的工作丹尼爾·伯諾利（Daniel Bernoulli），，，，詹姆斯·克萊克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）， 和路德維希·鮑爾茨曼（Ludwig Boltzmann）導致了氣體動力學理論的發展，其中氣體根據佐治亞州立大學。這種統計方法允許精確計算溫度根據佐治亞州立大學的規定，根據理想天然氣法的壓力和體積。
這種方法還得出結論，儘管單個分子之間的碰撞是完全可逆的，即它們在向前或向後播放時它們的效果相同，但大量氣體並非如此。隨著時間的流逝，單個分子的速度會隨著時間的流逝而形成正常或高斯分佈，有時將單個分子的速度描繪為平均速度，有時將其描繪為“鐘形曲線”。結果是，當熱氣和冷氣放在容器中時，您最終會得到溫暖的氣體。佐治亞州立大學。但是，溫暖的氣體永遠不會自發地將自己分為冷熱氣體，這意味著混合冷氣的過程是不可逆轉的。這通常被總結為“您不能散佈雞蛋”。根據沃爾夫拉姆（Wolfram）的說法，鮑爾茨曼（Boltzmann）在1876年左右意識到，這樣做的原因是，系統的無序狀態必須比有秩序的國家要多。因此，隨機相互作用將不可避免地導致更大的混亂。
工作和精力
第二定律指出的一件事是，不可能以100％的效率將熱能轉換為機械能大不列顛。在加熱氣體以增加其駕駛活塞的壓力的過程之後，氣體中總會有一些剩餘的熱量，這些熱量無法用來做任何其他工作。必須通過將其轉移到散熱器上來丟棄這種廢熱。就汽車而言，這是通過通過排氣管從發動機從發動機發送到大氣的耗時燃料和空氣混合物來完成的。此外，任何具有可移動零件的設備都會產生摩擦，將機械能轉換為通常無法使用的熱量，並且必須通過將其轉移到散熱器上來從系統中刪除。這就是為什麼要求永久運動機美國專利局立即拒絕。
當彼此接觸冷的身體和冷身體時，熱能將從熱體流向寒冷的身體直到到達熱平衡，即，相同的溫度。但是，熱量永遠不會反而向後移動。這兩個物體的溫度差異永遠不會自發增加。從寒冷的身體轉移到熱體需要由外部能源（例如熱泵）來完成的工作。佐治亞州立大學。
密蘇里州立大學物理學教授戴維·麥基（David McKee）說：“我們現在建造的最高效的發動機是大型燃氣輪機。” “他們在非常高的溫度下燃燒天然氣或其他氣體燃料，超過2,000攝氏度[3,600華氏度]，而排氣的只是一種僵硬，溫暖的微風。沒有人試圖從廢熱中提取能量，因為那裡沒有那麼多。”
時間的箭頭
第二定律表明涉及熱能轉移或轉化的熱力學過程，即，是不可逆的，因為它們都會導致熵的增加。米特拉說，也許第二定律的最結果含義之一是它給了我們時間的熱力學箭頭。
從理論上講，某些相互作用，例如剛體的碰撞或某些化學反應，無論它們是向前還是向後運行，它們看起來都一樣。然而，實際上，所有能量交換都受到效率低下的影響，例如摩擦和輻射熱損失，這會增加觀察到的系統的熵。OpenStax。因此，由於沒有一個完全可逆的過程，因此，如果有人問什麼是時間的方向，我們可以自信地回答，時間總是朝著增加熵的方向流動。
宇宙的命運
據波士頓大學稱，第二定律還預測了宇宙的末日。 “這意味著宇宙將以'熱死亡'結束，其中一切都處於相同的溫度下。這是最終的疾病水平；如果一切都在相同的溫度下，無法完成任何工作，所有能量都將以原子和分子的隨機運動結束。”
在遙遠的未來，星星將停止出生，星係將燃燒，黑洞將蒸發，直到沒有剩下的，只有亞原子顆粒和能量。科學雜誌。最終，這些顆粒和能量將與宇宙其餘部分達到熱平衡。幸運的是，加利福尼亞大學河濱大學的數學物理學家約翰·貝茲（John Baez）預測這一點冷卻過程可能需要長達10（10^26）（1隨後1026（100億）零）年，溫度下降至10-30K（10-30C上方絕對零）。
現場科學撰稿人阿什利·哈默（Ashley Hamer）於2022年1月27日更新了這篇文章。
其他資源
以下是對熱力學第二定律的其他解釋：
- 這世界科學節的視頻與物理學家Brian Greene一起探索熵和時間的箭頭。
- 在熱力學的第二定律中得到另一個解釋來自卡爾加里大學的資源。
- 喬治·梅森大學地球科學教授羅伯特·M·亨恩（Robert M. Hazen）在本文中討論了熱力學第二定律的後果每天的大課程。
參考書目
波士頓大學，“熵與第二定律”，1999年12月12日。https://physics.bu.edu/~duffy/py105/secondlaw.html
Stephen Wolfram，“一種新科學”，Wolfram Media，2018年。https://www.wolframscience.com/nksonline/toc.html
著名科學家，“丹尼爾·伯諾利”。https://www.famousscientists.org/daniel-bernoulli/
著名的科學家“詹姆斯·麥克斯韋”。https://www.famousscientists.org/james-clerk-maxwell/
著名科學家“路德維希·鮑爾茨曼（Ludwig Boltzmann）”。https://www.famousscientists.org/ludwig-boltzmann/
佐治亞州立大學的體育學，“動力學理論”。https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/kinethe.html
佐治亞州立大學的體育學，“理想的天然氣法”。https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/idegas.html#c1
佐治亞州立大學的體型，“高斯分佈功能”。https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/math/gaufcn.html
大不列顛，“熵”。 2021年6月1日。https://www.britannica.com/science/thermodynamics/entropy
佐治亞州立大學的體型，“熱泵”。https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatpump.html
OpenStax University Physics 2，“ 21種可逆和不可逆的過程”。 2019年7月16日。https://opentextbc.ca/universityphysicsv2openstax/
亞當·曼恩（Adam Mann），“這是宇宙結束的方式：不是whimper，而是爆炸”，《科學雜誌》 2020年8月11日。https://www.science.org/content/article/way-universe-ends-ends-not-whimper-bang
約翰·貝茲（John Baez），“宇宙的盡頭”。 2016年2月7日。https://math.ucr.edu/home/baez/end.html
酷宇宙，“絕對零是什麼？”https://coolcosmos.ipac.caltech.edu/ask/ask/298-what-what-is-as-absolute-zero-
