Hvorfor strømmer energi altid fra varmt objekt til koldt objekt?

1. Entropi og den anden lov om termodynamik:

* entropi: Dette er et mål for lidelse eller tilfældighed i et system. Den anden lov om termodynamik siger, at den samlede entropi af et isoleret system aldrig kan falde over tid. Dette betyder, at ting naturligt har en tendens til en tilstand af større lidelse.

* varmestrøm: Når et varmt objekt og et koldt objekt kommer i kontakt, har det varmere objekt molekyler bevæger sig hurtigere og med mere energi. Denne energioverførsel resulterer i en større grad af forstyrrelse i systemet, når energien spreder sig, hvilket øger systemets entropi.

2. Temperatur og molekylær bevægelse:

* Temperatur: Temperaturen er et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi af molekyler. Varme genstande har molekyler med højere kinetisk energi (bevæger sig hurtigere) end kolde genstande.

* Energioverførsel: Når et varmt objekt kommer i kontakt med en kold genstand, kolliderer molekylerne af det varme objekt med molekylerne på det kolde objekt. Denne kollision overfører energi fra de hurtigere bevægende molekyler til de langsommere bevægelige molekyler, hæver temperaturen på det kolde objekt og sænker temperaturen på det varme objekt.

3. Termisk ligevægt:

* ligevægt: Energioverførslen fortsætter, indtil begge genstande når den samme temperatur. På dette tidspunkt er de i termisk ligevægt, og der er ingen yderligere nettooverførsel af energi.

Tænk på det sådan: Forestil dig et værelse fuld af mennesker med nogle meget energiske mennesker, der danser. De energiske dansere vil til sidst støde på de mindre energiske mennesker og overføre noget af deres energi, hvilket får dem til at begynde at bevæge sig. Over tid vil alle danse på et lignende energiniveau. Dette er analogt med, hvordan energi strømmer fra et varmt objekt til et koldt objekt, hvilket fører til en mere jævn fordeling af energi.

Vigtig note: Mens energi altid strømmer fra varm til kulde, er det muligt at vende denne strøm ved hjælp af eksternt arbejde (som et køleskab). Imidlertid kræver denne proces energiindgang og overtræder ikke den anden lov om termodynamik.