آیا گرما (؟) می تواند از یک جسم سرد به جسم گرم جریان یابد؟

وقتی یک قاشق (استیل ضد زنگ) را در بستنی فرو می کنیم سرد می شود یا در همان دما می ماند؟ اگر اینطور باشد، آیا می توانیم بگوییم که گرما (؟) می تواند از اجسام سرد به گرم جریان یابد؟حرارت از قاشق به بستنی منتقل می شود و در نتیجه انرژی داخلی و در نتیجه دمای قاشق کاهش می یابد. برای انتقال حرارت از یک جسم سرد به یک جسم گرم، به یک سیکل تبرید (پمپ، اواپراتور، کمپرسور، شیر گاز و سیال کاری مناسب) نیاز دارید.از نظر تئوری، ممکن است گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرمتر جریان یابد، اما احتمال وقوع آن تقریباً برابر با صفر است. این (از لحاظ نظری) به دلیل قانون دوم ترمودینامیک امکان پذیر است که می گوید آنتروپی در یک سیستم ایزوله تمایل به افزایش دارد. اما این قانون یک قانون اساسی نیست; بلکه یک قانون آماری است و به موضوع ترمودینامیک آماری تعلق دارد.
احتمال اینکه حرارت از قاشق به بستنی برود تقریباً 100٪ است. دلیل استفاده از قاشق های چوبی به جای قاشق فلزی این است که گرما از قاشق فلزی به بستنی سریعتر از قاشق چوبی می رود، زیرا فلز رسانای گرمایی بسیار بهتری نسبت به چوب است. بنابراین قاشق فلزی سریعتر از قاشق چوبی خنک می شود.گرما تنها به دلیل اختلاف دما انتقال انرژی است. گرما به طور طبیعی از دمای بالاتر به پایین تر جریان می یابد. برای اینکه گرما از دمای پایین به بالا (مثلاً یخچال یا تهویه مطبوع) جریان یابد، کار باید (توسط کمپرسور) انجام شود.
از آنجایی که دمای اولیه قاشق (دمای اتاق یا حدود 25 درجه سانتیگراد) بیشتر از دمای بستنی است (کمتر از 0 درجه سانتیگراد در جایی که شروع به ذوب شدن می کند)، گرما از قاشق به سمت بستنی جریان می یابد و دمای بستنی را کاهش می دهد. قاشق.
امیدوارم این کمک کند.گرما می تواند از اجسام سرد به گرم جریان یابد، به عنوان مثال، در یخچال و تهویه مطبوع رخ می دهد، اما نیاز به کار خارجی روی سیستم دارد. این کار لزوماً توسط یک "موتور حرارتی" (که می تواند چیزی شبیه به یک نیروگاه هسته ای باشد) تولید می شود که به دلیل انتقال گرما از یک جسم گرم (دیگر) به یک جسم سرد (دیگر) کار می کند. به طور کلی، گرما در جهتی جریان می‌یابد که به نفع دمای یکسان‌کننده است، یعنی به سمت تعادل ترمودینامیکی.
همچنین توجه داشته باشید که انتقال گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرم منجر به کاهش آنتروپی سیستم می شود، اما جریان گرما در کار تامین کننده موتور حرارتی منجر به افزایش آنتروپی می شود، به طوری که آنتروپی کلی افزایش می یابد.
و بنابراین جهت جریان گرما فقط یک موضوع تعریف بود.
فقط بحث تعریف نیست. موضوع مشاهده است. هرگز مشاهده نمی شود که گرما به طور طبیعی یا خود به خود از یک ماده با دمای پایین به یک ماده با دمای بالا جریان یابد. برای اینکه این اتفاق بیفتد، باید کار انجام شود (مثلاً در مورد یخچال ها و پمپ های حرارتی).
قبل از تدوین قانون دوم، قانون اول را داشتیم. آن قانون بیانیه بقای انرژی است. اگر گرمای گرما از جسم سرد به گرم جریان یابد، گرمای از دست رفته توسط جسم سرد برابر با گرمای بدست آمده توسط جسم داغ خواهد بود و قانون اول برآورده می شود. اما از آنجایی که این هرگز اتفاق نمی افتد، قانون جدیدی لازم بود که چنین جریان گرمایی را غیرممکن کند.
اگرچه عبارت "برهان" نسبتاً ناخوشایند است، حداقل برای من، این درست است که وقتی گرما از سیستم گرمتر منتقل می شود، هم در آنتروپی و هم در انرژی داخلی (dU) سیستم داغ کاهش می یابد و یک افزایش آنتروپی و انرژی درونی سیستم سرد. تمایز مهم این است که انرژی داخلی حفظ می شود، اما آنتروپی اینطور نیست، مگر اینکه انتقال حرارت "برگشت پذیر" باشد.
کاهش انرژی داخلی سیستم گرم دقیقا برابر است با افزایش انرژی داخلی سیستم سرد، طبق قانون اول، برای تغییر کل انرژی داخلی صفر. از طرف دیگر، برای هر اختلاف محدود دما بین سیستم گرم و سرد، کاهش آنتروپی سیستم گرم کمتر از افزایش آنتروپی سیستم سرد است، برای تغییر آنتروپی کل بیشتر از صفر