熱力学第二法則とは?覆水盆に返らない理由とエントロピーの正体

熱力学第二法則とは?覆水盆に返らない理由とエントロピーの正体

熱力学第二法則とは?覆水盆に返らない理由とエントロピーの正体についての疑問解決ガイドをご紹介します。

Q1:エントロピーが増大するなら、なぜ散らかった部屋は勝手に片付かないのですか?
A1:部屋にある物が「整然と並んでいる状態(秩序)」の組み合わせ数はごくわずかですが、「散らかっている状態(無秩序)」の組み合わせ数は天文学的な数になります。物理法則は確率が高い状態へ自発的に移行するため、人の手によるエネルギー(片付け)を投入しない限り、自然に整列することはありません。

Q2:冷蔵庫は庫内を冷やしていますが、クラウジウスの原理に違反していませんか?
A2:違反していません。クラウジウスの原理は「他のいかなる変化も残さずに」熱を低温から高温へ移すことを禁止しています。冷蔵庫は外部から電気エネルギーを供給し、コンプレッサーを動かして冷媒を循環させるという「変化(仕事の消費)」を伴っているため、法則に完全に適合しています。

Q3:時間の逆再生(タイムトラベル)ができないのは熱力学第二法則のせいですか?
A3:大きく関係しています。素粒子レベルのミクロな運動方程式(ニュートン力学や量子力学)は時間を反転させても成立しますが、無数の粒子が集まるマクロな世界ではエントロピーが増大する向きが「過去から未来への一方通行」を規定します。物理学ではこれを「時間の矢」と呼びます。

阿部 裕樹
著者

阿部 裕樹

マネー知識やキャリア形成に役立つノウハウを、初心者にも分かりやすく解説するのが得意です。