Entropia - expresie a forţei de atracţie a energiei universale
Autor: ing. Constantin Teodorescu
Articolul "Entropia - expresie a forţei de atracţie a energiei universale" arată că entropia reprezintă o confirmare a existenţei forţei de atracţie dintre energii, fiind una dintre manifestările acesteia, alături de forţa centrifugă, conform noii concepţii elaborată de autor, în studiul "Structură şi evoluţie".Cuprins:
1 Cum se încălzeşte un corp material?
2 Înţelesul clasic al entropiei
3 Entropia - expresie a forţei de atracţie a energiei universale
1 Cum se încălzeşte
un corp material?
Înainte de a mă apuca de acest articol, am mers la
bucătărie să-mi fac un ceai. Am pus ibricul cu apă pe foc şi, aşteptând să
fiarbă, am încercat să-mi fac un plan al conţinutului articolului. Privind
ibricul de pe foc, mi-a venit în minte ideea de început: Cum se încălzeşte un
corp material?
Întradevăr, ce poate spune fizica modernă despre
procesul intim de încălzire al unui corp material?
În [1], la căldură
sau cantitate de căldură, se spune:
este „variaţia energiei interne a unui sistem, determinată numai de variaţia
parametrilor interni ai sistemului. În interacţia cu exteriorul, un sistem
termodinamic îşi modifică energia sa internă fie prin variaţia parametrilor
externi, fie prin variaţia parametrilor interni. Când variază parametrii
externi, sistemul schimbă lucru mecanic cu exteriorul, iar la variaţia celor
interni, între sistem şi mediul extern are loc un schimb de căldură.” Cum se
face schimbul de căldură însă nu se mai spune.
Tot în [1], la parametri
de stare, se arată: sânt „mărimi care
definesc complet starea unui sistem termodinamic.” În continuare, sânt
specificaţi o serie de parametri de stare numai pentru cazul când sistemul
interacţionează termic şi mecanic cu exterirul.
Fiindcă opera citată are o vechime de câteva
decenii, am căutat informaţii şi pe internet.
Am găsit în enciclopedia liberă Wikipedia,
articolul „Transmiterea căldurii”, în care se spune: „Transmiterea
căldurii este domeniul termodinamicii care se ocupă cu
schimburile de energie termică între corpuri. Transferul de căldură are loc sub
influența unei diferențe de temperatură.
Principiul al doilea al termodinamicii în formularea lui Clausius stipulează că
acest transfer se face de la sine doar de la temperatura mai înaltă la
temperatura mai joasă.”
În
continuare, sânt expuse mecanismele de transmitere a căldurii şi este dat
exemplul cu fierul înroşit.
“Mecanismele
de transmitere a căldurii
Fier înroşit, exemplu complex
de transmiterea căldurii: în metal prin conducţie, spre aer prin convecţie, la
distanţă prin radiaţie.
Se
cunosc trei mecanisme de transmiterea caldurii:
· - Transmiterea prin conducţie, caracterizată prin lipsa mișcărilor
macroscopice. Este modul curent de transmitere a căldurii în corpurile solide și
se bazează pe mișcările moleculare.
· - Transmiterea prin convecţie, caracterizată prin existența
mișcărilor macroscopice de curgere. Este modul
curent de transmitere a căldurii în corpurile lichide și
gazoase, inclusiv la limitele lor, la contactul cu alte faze. În funcție
de natura mișcărilor macroscopice convecția
poate fi:
o Convecție
liberă, caracterizată prin faptul că mișcările
se fac sub acțiunea forțelor arhimedice, determinate
de diferențe de densitate.
o Convecție
forțată, caracterizată prin faptul
că mișcările se fac sub acțiunea
altor forțe.
· - Transmiterea prin radiaţie, caracterizată
prin transferul termic prin radiaţie electromagnetică din gama infraroșu.
Acest transfer se poate face in vid sau în medii optice transparente la radiația
infraroșie.”
Prin urmare, încălzirea unui corp material se face prin
trei căi: mişcări moleculare, mişcări macroscopice şi radiaţie
electromagnetică. Atâta ne spune fizica.
Dar în interiorul moleculelor ce se întâmplă? Doar
moleculele sânt formate din atomi, iar atomii conţin nuclee şi electroni. Încălzirea
unui corp se reduce oare doar la mişcarea de ansmblu a moleculelor ca nişte
bile, fără a suferi modificări interioare la nivelul atomilor?
Evident că nu, mai ales că în corpurile solide poziţiile
moleculelor sânt fixe.
Aşadar, despre încălzirea unui corp, fizica ne vorbeşte
doar în mare, fără a despica intimitatea procesului.
Prima încercare de a pătrunde în intimitatea moleculară
şi atomică este făcută de autor în studiul „Structură şi evoluţie”, în
capitolele 4, 7 şi 8, prin luarea în considerare a mişcărilor giroscopice ale
nucleelor şi electronilor. Conform acestui studiu, încălzirea sau răcirea unui atom
se face sub forma măririi sau micşorării vitezei unghiulare de rotaţie
giroscopică a nucleelor şi electronilor din interiorul moleculelor. Astfel,
studiul fenomenelor termice la nivelul moleculelor şi atomilor iese din sfera
probabilităţilor şi pătrunde în sfera realului. (A se vedea şi postările
„Modelul atomic şi molecular”, „Căldura şi temperatura particulei”, Căldura şi
temperatura în atomi şi molecule”, „Mişcarea giroscopică fără precesie” şi
„Mişcarea giroscopică cu precesie”, de pe prezentul blog).
2
Înţelesul clasic al entropiei
În [1], entropia (S) este definită ca o funcţie de stare a
unui sistem termodinamic exprimată prin relaţia
dS > (1/T) dQ, (1)
pentru sisteme reversibile, şi prin relaţia
dS = (1/T) dQ, (2)
pentru sisteme ireversibile.
Deoarece T > 0, dQ şi dS au întotdeauna acelaşi semn, în ambele relaţii
(1) şi (2).
Rezultă că acumularea de căldură înseamnă creşterea entropiei, iar cedarea de
căldură înseamnă scăderea entropiei sistemului.
Conform principiului al doilea al termodinamicii, sensul transformărilor
termice spontane este acela că orice proces spontan tinde să treacă de la o
stare mai puţin probabilă la una mai probabilă, parametrul de stare care
determină sensul transformării de energie fiind entropia S
Prin urmare, orice variaţie a entropiei unui corp
material înseamnă schimb de căldură (de energie) între corp şi mediul
înconjurător. Dacă entropia creşte, corpul primeşte energie şi se încălzeşte,
iar dacă entropia scade, corpul se răceşte.
Pe aceste considerente este clădită teoria „ordinei şi
dezordinei” şi este trasă concluzia că Universul evoluează implacabil spre
entropia zero.
3 Entropia – expresie a forţei de atracţie a energiei universale
Entropia, prezentată sumar în paragraful precedent, vine
să confirme concepţia elaborată de autor în studiul „Structură şi evoluţie”,
totodată confirmând şi puterea de intuiţie şi de sinteză a marelui fizician
Rudolf Clausius, cel care a introdus noţiunea.
Păreţi mirat? Să revenim la concluzia din ultima frază a
paragrafului precedent: „Universul evoluează implacabil spre entropia zero”.
Aceasta ce înseamnă? Dispariţia Universului? Nicidecum! Înseamnă doar o
egalizare, o uniformizare a energiei în tot Universul.
Să revenim la relaţiile (1) şi (2): dS = 0 înseamnă şi dQ
= 0 şi, implicit, T = constant. Şi dacă o asemenea stare este extinsă la
nivelul Universului, înseamnă o totală liniştire energetică la întreaga sa
scară, înseamnă că pe tot cuprinsul Universului nu mai există energii diferite
în două puncte diferite. Totodată, asta înseamnă şi încetarea oricărei mişcări,
în întreg Universul, înseamnă echilibrarea completă a forţelor de atracţie
dintre diferitele elemente de energie din întreg Universul.
Ceea ce inevitabil conduce la concluzia că entropia unui corp sau sistem termic este manifestarea forţelor de atracţie dintre energia cosmică universală şi
energia corpului sau sistemului termic considerat.
Cu alte cuvinte, entropia
este expresia sau consecinţa legii universale a atracţiei dintre energii,
reprezentând plusul sau minusul de energie al corpului sau sistemului faţă de
mediul înconjurător.
(A se vedea şi postările „Legile fundamentale ale
Universului”, „Legea fundamentală a mişcării”, „Legea forţei centrifuge”,
„Mişcarea de rotaţie”, „Legea gravitaţiei ca gradient al energiei în atracţia
maselor”, „Mişcarea – izvor şi definiţie”, „Forţa – definiţie şi caracteristici”,
toate pe prezentul blog).
Bibliografia:
1 DIMA ION (coordonator): Dicţionar de fizică.
Editura enciclopedică română. Bucureşti. 1972
2 Wikipedia: Articolul „Transmiterea căldurii”.
