If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:7:01

Видео транскрипция

Във видеото за втория закон на термодинамиката говорих за това как ентропията във Вселената постоянно се увеличава и няма да се намали. Казано по друг начин, енергията във Вселената се доближава до ентропия, става все по-малко и по-малко полезна. Доказателство за това дори и в ежедневието ни е, например, че докато правя това видео, тялото ми произвежда топлина и тази топлина води до ентропия, води до повече ентропия във Вселената. Логичният въпрос е: "Как топлината води до ентропия?". Запомни, топлината е пренос на топлинна енергия. Ентропията представлява състояние на системата, броя на състоянията, количеството безпорядък, което имаме, броят състояния, които системата може да приеме. Да дадем един пример. Да приемем, че това е идеална затворена система, това малко бяло квадратче тук. Тези молекули се движат при определена температура, имат средна кинетична енергия, но всяка молекула ще прави нещо различно. Винаги рисувам молекулите с кинетична енергия при постъпателно движение, но те могат да се въртят, да трептят и да правят всякакви други неща. Могат да правят различни неща, но кинетичната енергия при постъпателното движение е малко по-лесна за означаване. Сега нека да внесем малко топлина в системата. Имаме пренос на топлинна енергия, което наричаме топлина. Ще си избера цвят – ще използвам оранжево и буквата Q, за да означа топлината. Имаме пренос на топлина към системата. Заради това температурата на тази система се покачва, покачва се и средната кинетична енергия. Тези неща започват да подскачат с по-голям импулс и с по-голяма скорост. Защо в тази система има ентропия? Можем да кажем, че и двете системи имат еднакъв брой молекули, имаме и еднакъв обем. Тук виждаме системите в две измерения и изглежда, че имат само площ, но можем да си предствим, че имат и еднакъв обем. Изглежда, че в двете системи има еднакъв брой места, на които могат да застанат молекулите. Но състоянието не се определя само от позициите, на които могат да бъдат различните частици в системата. Състоянието е всичко в системата, което може да се използва, за да се предвиди какво ще е следващото нещо, което ще се случи със системата. Състоянието включва и различните скорости на тези частици. Когато имаме по-висока температура, имаме по-голям брой възможни скорости. Също така, когато имаме тази по-висока кинетична енергия – спомни си, всички тези молекули в крайна сметка се състоят от атоми, които имат ядра и електрони, които се въртят около ядрата. И ако нямат голяма кинетична енергия, атомите няма да могат да се приближат много близо един до друг. Да кажем, че това са външните електрони на един атом, а нека това да е друг атом. Ако имаха умерено висока кинетична енергия, може да успеят да се приближат до тази позиция. Но ако тичаха и се удряха много по-бързо, може да се доближат малко повече. Може да се сплескат един в друг. Ако си представиш две топки, които се удрят една в друга, ако се ударят много по-бързо, всяка ще окаже по-голям натиск върху другата. Така че има по-голям брой възможни състояния, когато имаме по-висока кинетична енергия. Тези два атома са се ударили с голяма скорост и са се "сплескали" един в друг, докато тези са били добри и възпитани и са се срещнали с хубава умерена скорост. Можем да имаме още повече позиционни състояния, повече различни конфигурации в триизмерното пространство. Затова топлината води до ентропия. Знам какво си казваш сега, "Топлината не предизвиква единствено хаос, топлината може да се използва и за извършване на работа." Това е в основата, това е част от основата на индустриалната революция, парни двигатели, двигатели с вътрешно горене – двигателят с вътрешно горене в колата ти използва топлина, използва реакция на възпламеняване, горящите газове се разширяват и тласкат бутало, което се използва, за да извършва работа. Това, разбира се, е вярно. Тук имаме такъв пример. Имам няколко молекули, които жужат наоколо с определена температура. Тогава ще добавя малко топлина в системата. Да добавим топлина към системата. В тази система нямам затворени граници. Молекулите могат да се движат тук, да приемат още различни състояния и т.н., но могат и да разширят съда. Това, което виждаме тук е, че молекулите тласкат буталото. Тласкат буталото нагоре, т.е. имаме извършване на работа. Ще оцветя работата в друг цвят. Имаме извършване на работа. Ще направя стрелката по-малка. Тук имаме извършване на работа. Как се извършва тази работа? Всички тези неща подскачат наоколо, говорим за много молекули. От време на време някоя от тези молекули ще се удря тук и ще отскача. Това ще предостави сила за много кратко време, която ще бутне буталото съвсем леко. Но ние имаме много молекули. Аз съм нарисувал само някои от тях, но във всяка истинска термодинамична система говорим за много милиони, милиони и милиони молекули. Говорим за брой молекули, кратен на числото на Авогадро. Така че във всеки един момент много от тях ще се оттласкват от буталото, ще извършват работа, ще бутат и ще преместват буталото в посока на силата или на част от силата си, ще бутат това бутало нагоре и ще извършват работа. Можем да кажем, че никой топлинен двигател или система не може да бъде 100% ефективен. Част от топлината може да се използва за извършване на работа, но много от нея ще бъде използвана за увеличаване на безпорядъка в системата, за увеличаване на броя състояния, които системата може да приеме. Един начин за обяснение, който винаги ми помага, е, че топлината е пренос на топлинна енергия, който се случва по границите на системата. Топлината може да идва от пламък тук долу. А ако системата не беше напълно затворена, по границите си можеше да отдава топлина. Но вътре в системата топлината води само до увеличаване на топлинната енергия, което води до увеличаване на ентропията. Работа също се извършва на границата на системата. Тук горе може да има някаква освободена топлина, която може и да извършва работа. Топлината и работата са при границите на системата, но много от тази енергия стига до вътрешността на системата. И тук ситуацията прилича на пого, тези молекули ще се блъскат една в друга много по-бързо, в много повече състояния, отколкото могат да поемат. Друг пример е, че когато се движа и вървя по пода, самото триенето с килима ще създаде топлина. Тя ще допринесе за ентропията във Вселената. Дори самото ми съществуване, клетъчните процеси в тялото ми, които създават топлина, увеличават ентропията във Вселената и правят общата енергия във Вселената по-малко полезна.
Съдържанието по Биология достига до теб с подкрепата на Фондация Амген