Hvorfor flyder varmeenergi fra varme områder til køligere områder?

Varmeenergi strømmer fra varme områder til køligere områder på grund af anden lov om termodynamik . Denne lov siger, at den samlede entropi af et isoleret system aldrig kan falde over tid. Entropi er et mål for lidelse eller tilfældighed.

Sådan gælder det for varmeoverførsel:

* varme områder har højere entropi: Molekyler i varme områder bevæger sig hurtigere og er mere forstyrrede end dem i køligere områder.

* Varmeoverførsel udligner entropi: Når varme flyder fra et varmt område til et køligere område, kolliderer de hurtigere molekyler i det varme område med de langsommere bevægelige molekyler i det køligere område og overfører energi. Denne proces øger entropien af ​​det køligere område (hvilket får dets molekyler til at bevæge sig hurtigere og blive mere forstyrrede), mens den varme område mindsker entropien i det varme område.

* samlet entropi øges: Selvom entropi falder i det varme område, er stigningen i entropi af det køligere område større. Dette resulterer i en nettoforøgelse i entropi for det kombinerede system, der opfylder den anden lov om termodynamik.

i enklere termer:

Forestil dig to containere, den ene fyldt med varmt vand og den anden med koldt vand. Det varme vand har mere energi, og dets molekyler bevæger sig hurtigere. Når du bringer containerne i kontakt, overføres de hurtigt bevægende molekyler i varmt vand noget af deres energi til de langsommere bevægelige molekyler i det kolde vand. Denne overførsel af energi eller varme fortsætter, indtil begge containere når en termisk ligevægt (den samme temperatur), på hvilket tidspunkt entropien af ​​systemet maksimeres.

Derfor strømmer varme altid fra en region med højere temperatur (højere entropi) til en region med lavere temperatur (lavere entropi), fordi det naturligt driver systemet mod en tilstand af maksimal entropi.