熱力学第二法則
熱力学の第二法則では、エネルギーがある形から別の形に変化したり、物質が自由に動いたりすると、閉ざされた系のエントロピー（無秩序）が増大するとしています。
温度、圧力、密度の違いは、しばらくすると水平方向に均等になる傾向があります。重力の関係で、密度や圧力は垂直方向には均一になりません。下の方が上よりも密度や圧力が高くなります。
エントロピーは、彼らがアクセスできる場所ならどこでも、物質とエネルギーの広がりの尺度です。
熱力学の第二法則の最も一般的な言い回しは、本質的にはルドルフ・クラウゼウスによるものです。
つまり、すべてのものは、時間をかけて同じ温度を維持しようとするのです。
第二の法則には、異なる用語を使用する多くの記述がありますが、すべて同じことを意味しています。クラウゼウスの別の記述は
熱は冷めた体から高温の体には伝わりません。
ケルビン卿の同等の発言は以下の通りです。
恒温の熱源から抽出された熱を仕事に変換することだけが最終的な結果となる変換は不可能です。
第二の法則は大規模なシステムにのみ適用されます。第二の法則は、エネルギーや物質が出入りしないシステムの可能性の高い振る舞いについてのものです。システムが大きければ大きいほど、第二の法則が当てはまる可能性が高くなります。
ヒートポンプの蒸気圧縮冷凍サイクルの簡単な様式化された図：1)凝縮器、2)膨張弁、3)蒸発器、4)圧縮機。
概要
一般的な意味では、第二法則では、互いに接触している系間の温度差が均等になる傾向があり、これらの非平衡差から仕事が得られるが、仕事が行われエントロピーが増加すると熱エネルギーの損失が生じるとしている。孤立した系の圧力、密度、温度差は、機会が与えられればすべて均等になる傾向があり、密度と圧力は、温度ではなく、重力の影響を受けます。熱機関は、2つの体の温度差から有用な仕事を提供する機械装置です。
名言
| “ | エントロピーは常に増加するという法則は、自然界の法則の中で最高の位置にあると思います。もし誰かが、あなたの宇宙論がマクスウェルの方程式と不一致であることを指摘したら、マクスウェルの方程式の方がよっぽど悪い。もしそれが観測によって矛盾していることが判明した場合 - まあ、実験家は時々物事を誤魔化すものです。しかし、もしあなたの理論が熱力学の第二法則に反していることが判明した場合、私はあなたに希望を与えることはできません。 | ” |
--アーサー・スタンレー・エディントン『物理世界の性質』(1927年)
| “ | 孤立したシステムでエントロピーが増加する傾向は、熱力学の第二法則で表現されています--おそらく、すべての人間の思考の中で最も悲観的で非道徳的な定式化です。 | ” |
--グレッグ・ヒルとケリー・ソーンリー『プリンキピア・ディゾルディア』（1965年
| “ | 第二法則の定式化は、第二法則についての議論があったのとほぼ同じ数だけあります。 | ” |
--物理学者・物理学者のブリッジマン(1941年)
その他
- フランダースとスワンは、「第一法則と第二法則」と呼ばれる熱力学の第二法則の声明を音楽に合わせて設定したものを制作した。
- 経済学者のニコラス・ジョルゲスク・ローゲンは、経済学の分野でエントロピー法の意義を示した（彼の著作『エントロピー法と経済過程』（1971年）、ハーバード大学出版局参照）。
質問と回答
Q: 熱力学の第二法則とは何ですか?
A: 熱力学の第二法則は、エネルギーがある形態から別の形態に変化したり、物質が自由に移動したりすると、閉じた系のエントロピー（無秩序）が増大するというものです。
Q: 時間の経過とともに水平方向に均等になるものは何ですか?
A: 温度、圧力、密度の差は、しばらくすると水平方向に均等になる傾向があります。
Q: 密度と圧力が垂直方向に均等にならないのはなぜですか?
A: 重力の力により、密度や圧力は垂直方向には均等になりません。下部の密度や圧力は上部より高くなります。
Q: エントロピーとは何ですか?
A: エントロピーとは、物質とエネルギーが、それらがアクセスできるあらゆる場所に広がっていることを示す尺度です。
Q: 熱力学第二法則の最も一般的な表現は何ですか?
A: 熱力学第二法則の最も一般的な表現は、基本的にルドルフ・クラウジウスによるものです。
Q: 熱力学第二法則に関するクラウジウスのもう一つの声明は何ですか?
A: クラウジウスによるもう一つの声明は、熱はそれ自体、より冷たい物体からより熱い物体には伝わらないというものです。
Q: 熱力学第二法則はどのような系に適用されますか?
A: 熱力学第二法則は、エネルギーや物質が出入りしない大きな系にのみ適用されます。系が大きければ大きいほど、第二法則が成り立つ可能性が高くなります。
