Sujaukta virtuvė, nepaklota lova, išmėtytos knygos, aplinkui dulkės – visa tai nutinka dėl antrojo termodinamikos dėsnio, kuris aprašo entropiją (arba kitaip – netvarką). Ir tai vyksta ne tik jūsų bute ar kavos puodelyje, bet ir daug didesniame mastelyje. Tačiau kaip entropija veikia kosmose ir prie ko ji veda?

Antrasis termodinamikos dėsnis

Kaip žinia, pirmasis termodinamikos dėsnis teigia, kad energija negali būti sukurta ar sunaikinta, t. y. visatoje energijos kiekis išlieka pastovus. Tuo tarpu antrasis dėsnis aiškina, jog perduodant arba pertransformuojant energiją jos vis daugiau ir daugiau prarandama. Taip pat pastarasis dėsnis apibrėžia, kad bet kuri izoliuota sistema turi natūralų polinkį degeneruoti į mažiau tvarkingą būseną. Taigi, paskutinis teiginys apibrėžia entropiją – vieną svarbiausių visatos reiškinių.^[1]

Kad būtų lengviau suprasti apie ką eina kalba, įsivaizduokite difuzijos procesą, kuomet iš mažesnės koncentracijos, dalelės juda link mažesnės koncentracijos. Atlikime paprastą eksperimentą: į karšto vandens puodelį įdėkime juodos arbatos maišelį. Iš pradžių, rudas debesėlis suksis tik apie maišelį, tačiau praėjus daugiau laiko, debesėlis pasiskirstys po visą puodelį dėl difuzijos, kuriai ir padarė įtaką entropija.

Pamėginkime atlikti dar vieną nesudėtingą eksperimentą, kuomet visiškai sandari dėžė yra padalijama į dvi dalis. Vienoje pusėje patalpinamos grynos anglies dvideginio, o kitoje – deguonies dujos. Kai pertvara skirianti dėžę panaikinama, dujos nelieka tvarkingai stūksoti toje pačioje vietoje. Dėl entropijos, dujos pradeda maišytis ir tolygiai pasiskirsto visoje dėžutėje. Žinoma, egzistuoja galimybė, kad tos dujos atsiras ankstesnėje vietoje, tačiau tokia tikimybė yra labai maža.

Kas laukia visatos?

Entropija gali būti visatos šilumos mirties priežastimi. Kaip minėta anksčiau, vykstant procesams kuriuose dalyvauja energija, ji yra eikvojama, tačiau neprarandama. Taigi, kuo labiau didėja entropija, tuo daugiau prarandama šilumos, kuri galėtų sąveikauti. Įsivaizduokime, kad dingsta visi mūsų ištekliai kurie galėtų konvertuoti bet kokios kitos rūšies energiją į šilumą: dabar jau niekas „nebegamina“ šilumos, mat žvaigždės, kurios iš pirmo žvilgsnio yra karštos, šilumos energiją eikvoja, bet „negamina“. Taip pat išeikvojusios visą savo energiją užgesta ir žvaigždės. Dabar mes matome visatą, kurioje pilna energijos ir materijos, tačiau ji visiškai šalta ir nesąveikaujanti. ^[2]

Tiesa, tai dar nevienintelis entropijos sugebėjimų pasireiškimas. Įsivaizduokite dar ir tokį atvejį: kai visata atvėsta, praėjus daugiau laiko, žvaigždėse sukaupti elementai pradeda skirstytis po erdvę, taip pat ir planetų, bei kitų dangaus kūnų materija. To rezultatas – visa visatos materija pasiskirsčiusi tolygiai. Taigi, dabar jūs matote tokį entropijos paveiktą ir netvarkingą kosmosą, kad idealesnės tvarkos negalima rasti! Tai netgi šiek tiek primena graikų mitologiją, kur pirmapradė tvarka buvo chaosas.

Nors iš pažiūros ir nelabai malonus dalykas, entropija yra naudinga. Dėl jos Saulė mus šildo, kavoje išsimaišo cukrus, o pateikta sriuba atvėsta.

Autorius Augustas Brazinskas

Šaltiniai:

^[1] https://www.livescience.com/50941-second-law-thermodynamics.html

^[2] https://courses.lumenlearning.com/physics/chapter/15-6-entropy-and-the-second-law-of-thermodynamics-disorder-and-the-unavailability-of-energy/

Komentarai ()