Energi dan entropi

Artikel ini merupakan sinopsis materi tentang energi dan entropi dari buku "The Battle of the Black Hole".

Energi mampu mengubah bentuknya. Kinetik, potensial, kimia, listrik, nuklir dan termal hanyalah beberapa bentuk energi. Itu terus-menerus berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, tetapi satu hal tidak berubah: jumlah total dari semua bentuk energi tidak pernah berubah.

Mari kita lihat contohnya. Mengangkat benda besar, misalnya batu ke bukit. Sebelum mulai mengangkat, Anda bisa menyegarkan diri dengan makanan. Setelah mengangkat batu, lepaskan dan, di bawah pengaruh gravitasi, batu itu berguling ke bawah. Akibatnya, energi kimia (makanan) diubah menjadi energi potensial, dan kemudian menjadi energi kinetik. Tetapi apa yang terjadi pada energi kinetik ketika batu itu berguling dan berhenti? Itu berubah menjadi panas, sebagian telah pergi ke atmosfer, sebagian lagi ke tanah. Siklus penuh: kimia => potensial => kinetik => termal.

Einstein menunjukkan bahwa massa adalah energi. Dengan menyatakan ini, maksudnya bahwa setiap benda mengandung energi laten yang dapat diekstraksi dengan mengubah massanya. Misalnya, inti uranium secara spontan meluruh menjadi inti torium dan helium. Bersama-sama, beratnya sedikit lebih kecil dari uranium aslinya. Massa berlebih ini diubah menjadi energi kinetik dari inti torium dan helium, serta beberapa foton. Ketika atom melambat dan foton diserap, energi berlebih menjadi panas.

Energi panas adalah yang paling misterius dari semuanya. Sebelum munculnya teori molekuler modern tentang panas, fisikawan dan kimiawan menganggapnya sebagai zat yang berperilaku seperti cairan. Ia dibayangkan mengalir dari benda panas ke benda dingin, mendinginkan benda panas dan memanaskan benda dingin.

Tetapi panas adalah salah satu bentuk energi. Untuk memvisualisasikan ini, mari lakukan eksperimen pikiran. Jika Anda mengecilkan ukuran molekul di air panas, Anda dapat melihat bagaimana molekul air bertabrakan secara acak dan cepat. Jika air mulai mendingin, molekul akan bergerak lebih lambat. Jika didinginkan hingga titik beku, molekul bergabung membentuk kristal padat. Meski begitu, mereka ragu. Jika semua energi ditarik, molekul berhenti bergetar (jika Anda tidak memperhitungkan fluktuasi kuantum) dan dalam hal ini suhu mencapai nol mutlak Kelvin atau minus 273,15 derajat Celcius.

Prinsip kekekalan energi selama transformasi antara berbagai bentuk disebut hukum pertama termodinamika .

Entropi

. , . . . , . ? , - . . , . , . . , , . , , , . . - , . , , , .

. , . . , , , .

. – . – , . . 110 / , 2¹¹⁰ .

, . – , .

, ? , . , 5 8. .

110-. ? . 2¹¹⁰. 110 , .

. – , . 110 , 2¹¹⁰. – , – 2¹¹⁰. , 110 – 2 2¹¹⁰, – .

2¹¹⁰ . , , . 110- , .

, , , – . , . , , . , . . .

– , , . , – . , , . , . .

, , ? – , . , , , . .

?

, , - . , , . , , . ? - ? , ? ?

: , , , . . . , – , .

, , - . , 25x15x2.5 , 940 ³. 70 . 37 350 . , . , , 100 . , , 100^1000000 ( ). 2 7 , 7 . , 7400 .

. ? , , . 60x30x12 , 22 , 22 . 7400 1.6x10¹⁴ . .

? , . , ? , ? ?

, .  , , , , , . , . , .

, . – 22 ³ – . 10¹⁰⁹ .

. , , . – , .

, . , , , , .

– . – . , , . . , – .

. . , , , . . , . , .

– . , , , .

– : ; , – . : .

. , . , . . .

, , . , . . , – . .

, , . , , .

, , , , . , .