Ετσι πάει ο Κόσμος.ΕΝΕΡΓΕΙΑ καιΕΝΤΡΟΠΙΑ
Για μερικές έννοιες της φυσικής έχουμε μια καθημερινή αντίληψη, για κάποιες άλλες όμως που ας πούμε δεν είναι "φανερές" πάντα μας μένουν ερωτηματικά.
Ας πούμε για την μάζα έχουμε μια αίσθηση αλλά η ΕΝΕΡΓΕΙΑ τι είναι;
Ισως την καταλαβαίνουμε όταν πληρώνουμε τον λογαριασμό του ηλεκτρικού η όταν βάζουμε βενζίνη αλλά δεν μπορούμε εύκολα να δώσουμε ένα ορισμό.Καταλαβαίνουμε και τις μετατροπές της όταν ας πούμε βάζουμε μπαταρίες στο τρανζίστορ.
Ας ακολουθήσουμε ένα κλασικό ορισμό:
Κάθε φυσικό σύστημα περιέχει (ή εναλλακτικά αποθηκεύει) μία ποσότητα που ονομάζεται ενέργεια. Ενέργεια, συνεπώς, είναι η ικανότητα ενός σώματος ή συστήματος να παραγάγει ΕΡΓΟ .
Παρόλο που είναι ένας ατελής ορισμός, μας δίνει μια ιδέα του τι είναι ενέργεια
Οσο για τα είδη της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ είναι πολλά.
- Μηχανική ενέργεια, που συνδυάζει την κινητική και τη δυναμική.
- Ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, που συνδυάζει την ηλεκτρική και τη φωτεινή ή ενέργεια ακτινοβολίας,
- Πυρηνική ενέργεια
- Θερμική ενέργεια
- Χημική ενέργεια
- Υλο-ενέργεια
Ξέρουμε οτι έχουμε μετατροπές από ένα είδος σε ένα άλλο και οτι αυτές οι μετατροπές υποβαθμίζουν αξιακά την ενέργεια.
Ενα είναι σίγουρο:
Η κυριότερη ιδιότητά της είναι ότι η συνολική ενέργεια ενός απομονωμένου (κλειστού) συστήματος είναι σταθερή, πρόταση που έχει αποδειχθεί από πλήθος πειραμάτων και χαρακτηρίζεται ως μία από τις πλέον θεμελιώδεις αρχές διατήρησης της φυσικής.(1ος θερμοδυναμικος νομος)
Η ενέργεια σε όλο το Σύμπαν παραμένει σταθερή από την εποχή του bing bang.
Σε κάθε διεργασία υπάρχει η αρχή της ελαχιστοποίησης της ενέργειας και ας το πούμε αλλιώς
"ευκαιρίας δοθείσης η ενέργεια ακολουθεί ένα δρόμο προς τη μείωσή της όταν επέλθει ισορροπία.
Ας πούμε οτι καταλαβαίνουμε τι είναι ενέργεια αλλά για την ΕΝΤΡΟΠΙΑ η προσπάθεια κατανόησης καταπονεί τον εγκέφαλό μας και έχει χυθεί αρκετό μελάνι για να εξηγηθεί τι είναι αυτή η έννοια.
Ας δώσουμε ένα ορισμό:εντροπία είναι η έννοια μέσω της οποίας μετράται η αταξία, της οποίας η μέγιστη τιμή αντικατοπτρίζει την πλήρη αποδιοργάνωση (ομογενοποίηση των πάντων) και ισοδυναμεί με την παύση της ζωής.
Σε κάθε διεργασία ισχύει το αντίθετο από αυτό για την ενέργεια και ας το διατυπώσουμε απλά.
"ευκαιρίας δοθείσης η εντροπία ακολουθεί ένα δρόμο προς αύξηση όταν επέλθει ισορροπία.
Δεν θα μπλέξουμε με μαθηματικά και φιλοσοφία για να εξηγήσουμε την έννοια.
Αντί για αυτά ας βάλουμε με κάποια παραδείγματα ένα ερώτημα
Γιατί στη καθημερινότητα κάποια πράγματα πάνε έτσι και δεν πάνε αλλιώς
1)Ρίχνω ας πούμε μελάνι σ'ένα ποτήρι νερό και μετά από λίγο το μείγμα ομογενοποιείται.
2)Μου πέφτει ένα αυγό από το πιάτο και γίνεται μαντάρα το πάτωμα.
3)Αναψα ένα κερί και μετά από κάποιο χρόνο κάηκε τελείως.
και το ερώτημα είναι γιατί αυτές οι διεργασίες που έγιναν αυθόρμητα δεν μπορούν να συμβούν ανάποδα από μόνες τους;
Και η απάντηση είναι οτι δεν γίνεται γιατί με αυτές τις διεργασίες εχει ΑΥΞΗΘΕΙ η εντροπία του συστήματος έχει ΜΕΙΩΘΕΙ η διαθέσιμη ωφέλιμη ενέργεια.
Η ΕΝΤΡΟΠΙΑ για να μειωθεί από μόνη της δεν γίνεται.
Γίνεται μόνο αν εμείς βάλουμε πρόσθετη ενέργεια στο σύστημα απ'έξω.
Ας πούμε προσθέτοντας εξωτερικά χημική ενέργεια μπορώ πάλι να ξαναφτιάξω το αυγό η το λειωμένο κερί αλλά βέβαια με πολύ κόπο και ενέργεια.
Με λίγα λόγια:
Δεν μπορεί αυθόρμητα ένα σύστημα να μεταβεί σε κατάσταση μεγαλύτερης τάξης,αλλά τείνει σε κατάσταση μεγαλύτερης αταξίας.(2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΚΟΣ ΝΟΜΟΣ).
Ιστορικά οι σιδερόφρακτοι νόμοι του Νεύτωνα μέσα σε μια 10ετία υποβαθμίστηκαν με την πιθανοκρατική κβαντομηχανική.Καθολική κατάρρευση.
Καθολική;
Χμ ,όχι ακριβώς.Υπάρχει ένα κατάλοιπο της κλασικής φυσικής που όπως έλεγε ο Εντιγκτον
"Εάν μια θεωρία αντιβαίνει στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο δεν έχει καμία ελπίδα.Θα υποστεί άμεση και ταπεινωτική κατάρρευση!"
Η εντροπία είναι ένα από τα χαρακτηριστικά του σύμπαντος και ακολουθεί το βέλος του χρόνου. Όσο περνάει ο χρόνος, το σύμπαν βυθίζεται στην αταξία. Τείνει να αποκτήσει μια ομοιογένεια και μια ακινησία. Σύμφωνα με την θεωρία του Big Bang, το σύμπαν αρχικά ήταν συγκεντρωμένο σε ένα σημείο και ήταν αναβαθμισμένο ενεργειακά (χαμηλή εντροπία). Μετά την έκρηξη, το σύμπαν άρχισε να σκορπίζει, να γίνεται πιο ομοιογενές και να υποβαθμίζεται ενεργειακά. Όσο περνάει ο χρόνος, η εντροπία (αταξία) αυξάνεται!
Το συμπέρασμα είναι πως στο πολύ, πολύ μακρινό μέλλον, όλοι οι αστέρες θα έχουν χρησιμοποιήσει τα καύσιμά τους, όλοι οι γαλαξίες θα έχουν ακτινοβολήσει τη θερμότητά τους, όλες οι μαύρες τρύπες θα έχουν εξατμιστεί και το σύμπαν θα φτάσει σε μια βαρετή κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας και μέγιστης εντροπίας. Δε θα υπάρχει μεταφορά και μετατροπή ενέργειας και ως εκ τούτου δε θα υπάρχει ζωή. Το σύμπαν θα φτάσει σε ένα σκοτεινό, θλιβερό, θερμικό θάνατο.
Η εντροπία είναι παντού τριγύρω. Είναι ο λόγος που το γυαλί σπάει, τα παγάκια λιώνουν και ο αέρας εξέρχεται από ένα τρύπιο λάστιχο. Ο λόγος για τον οποίο βιώνουμε τον χρόνο μόνο προς μία κατεύθυνση. Το παρελθόν είναι παρελθόν γιατί είναι μια κατάσταση χαμηλότερης εντροπίας.
Ένα γενικό συμπέρασμα είναι ότι, όποτε η εντροπία ενός
απομονωμένου συστήματος αυξάνεται, η ποσότητα της ενέργειας
του που μπορεί να αποδώσει έργο, μειώνεται.
Η αύξηση της εντροπίας υποβαθμίζει την ωφελιμότητα της ενέργειας.(εξίσωση Γκιμπς).
Ας πούμε και ένα παράδειγμα.
Η θάλασσα περιέχει διαλυμένο 10 εκατομμύρια τόνους χρυσάφι αξίας 60 τρις ευρώ και βάλε.
Η ενέργεια που θα έπρεπε να ξοδέψουμε για να μειώσουμε την ΕΝΤΡΟΠΙΑ αυτού του συστήματος,μαζεύοντας αυτό το χρυσάφι σε ένα μέρος έχει ασύλληπτα μεγαλύτερο κόστος.
Ελεγε ο Αρχιμήδης:
Αν γνώριζε περί ενέργειας και εντροπίας μπορεί να είχε προσθέσει:
Δώστε μου άπειρη ΕΝΕΡΓΕΙΑ και θα βάλω αυτό τον χαώδη κόσμο σε απόλυτη τάξη και θα σας κάνω και πλούσιους.
Υ.Γ.
Εψαχνα να βρω ένα παλιό κείμενο για την Εντροπία που είχα αναρτήσει ,αλλά λόγω αυξημένης ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ είχε εξαφανιστεί οπότε το πιο πάνω κείμενο είναι φρέσκο.
