Science >> Wetenschap >  >> Energie

Waarom stroomt energie altijd van warm object naar koud object?

De reden dat energie altijd van een heet object naar een koud object stroomt, is geworteld in de fundamentele wetten van de thermodynamica. Hier is een uitsplitsing:

1. Entropie en de tweede wet van thermodynamica:

* Entropie: Dit is een maat voor wanorde of willekeur in een systeem. De tweede wet van de thermodynamica stelt dat de totale entropie van een geïsoleerd systeem nooit in de loop van de tijd kan afnemen. Dit betekent dat dingen van nature neigen naar een toestand van een grotere wanorde.

* Warmtestroom: Wanneer een heet object en een koud object in contact komen, heeft het heterobject moleculen sneller en met meer energie. Deze energieoverdracht resulteert in een grotere mate van wanorde in het systeem naarmate de energie zich verspreidt, waardoor de entropie van het systeem wordt verhoogd.

2. Temperatuur en moleculaire beweging:

* Temperatuur: Temperatuur is een maat voor de gemiddelde kinetische energie van moleculen. Hete objecten hebben moleculen met hogere kinetische energie (sneller bewegen) dan koude objecten.

* Energieoverdracht: Wanneer een heet object in contact komt met een koud object, botsen de moleculen van het hete object met de moleculen van het koude object. Deze botsing brengt energie over van de sneller bewegende moleculen naar de langzamere bewegende moleculen, waardoor de temperatuur van het koude object wordt verhoogd en de temperatuur van het hete object wordt verlaagd.

3. Thermisch evenwicht:

* evenwicht: De energieoverdracht gaat door totdat beide objecten dezelfde temperatuur bereiken. Op dit punt zijn ze in thermisch evenwicht en is er geen verdere netto overdracht van energie.

Denk er zo aan: Stel je een kamer vol mensen voor met een aantal zeer energieke mensen die dansen. De energieke dansers zullen uiteindelijk de minder energieke mensen tegenkomen, wat een deel van hun energie overdragen, waardoor ze beginnen te bewegen. Na verloop van tijd zal iedereen op een vergelijkbaar energieniveau dansen. Dit is analoog aan hoe energie stroomt van een heet object naar een koud object, wat leidt tot een meer gelijkmatige verdeling van energie.

Belangrijke opmerking: Hoewel energie altijd van warm tot koud stroomt, is het mogelijk om deze stroom om te keren met extern werk (zoals een koelkast). Dit proces vereist echter energie -input en schendt echter niet de tweede wet van de thermodynamica.