Miért van az, hogy a kémiai reakciók, és a fizikai folyamatok többsége nem visszafordítható?

Az energia áramlás miatt. A fizikai állapotok energiája különbözik, a spontán folyamat a magasabb energiájú állapotból az alacsonyabb energiájú állapot irányába játszódik le, és az átmenet közben az energiakülönbség elhagyja a rendszert. Mivel ez hiányozni fog, ezért nem megy visszafelé.

Azoknál a folyamatoknál, ahol az energiakülönbség kicsi, illetve a szükséges energia folyamatosan pótolva van, ott megfigyelhető, hogy a rendszer oda-vissza billeghet a két állapota között. Például egy glükóz molekula megfelelő hőmérsékletű folyamatosan gyűrűvé záródik és felnyílik, mert bár energetikailag az egyik forma picit kedvezőbb, de az oldat belső energiája fedezi az oda-vissza meg a vissza-oda úthoz szükséges energiát is. Persze zárt rendszerben ez nem mehet így örökké.

Kedves ozmium42!

Ami az energia áramlást illeti, szerintem szerintem tévedsz.

a zárt, szigetelt rendszerben spontán lezajló folyamatok jellemzője, hogy lejátszódásuk során az entrópia növekszik. (TD alaptétel)

A kérdésre a válaszom:

A mozdonyos példában tökéletesen tetten érhető az entrópia fogalma : az energia "minőségromlásáról" szól.

A legegyszerűbb példát a kinetikus gázmodellel lehet megérteni:

Adott 10 atom egy zárt, szigetelt edényben, és 10 J energia. Mi lesz az energia eloszlásának folyamata, milyen lesz az iránya?

T.f.h, hogy első lépésben 1 atomra jut mind a 10J energia, az repül, az edény faláról pattog (az ütközés során nincs veszteség, az edény fala nem deformálódik, nem mozdul) majd összetalálkozik egy másik, 0J energiával rendelkező atommal. ütköznek, impulzus csere, majd szétrepülnek 5-5 J energiával, mert egyforma a tömegük. Stb.

Ebben a modellben az energia áramlás mint folyamat iránya abba az irányba mutat, hogy az a makroeloszlás valósul meg, amit a legtöbb lehetséges mikroeloszlás (egyenlő valószinüséggel megvalósuló eloszlások)valósít meg.

az egy részecskére jut 10J eloszlás pont 10 féleképp valósul meg, addig a minden részecskére 1 J 10! (10*9*8*7*6*5*4*3*2*1)

A folyamat iránya olyan, hogy mindíg a legtöbb lehetséges mikroeloszlással jellemezhető állapot valósul meg, mert ez a makroeloszlás valószínübb, mint egy kevesebb mikroeloszlással jellemezhető makroeloszlás. Ez az entrópia fogalom statisztikus megközelítésének menete.

Ezt felhasználva például egy üvegpohár állapotát (a molekulák helyhez kötöttek, hőmozgásuktól eltekintek)a molekulák (n darab molekula n helyen) mondjuk Y féleképp valósítanak meg. Ha ezt az üvegpoharat leejtjük, összetörik, és már csak a darabok számának növekedése miatt is, növekszik a lehetséges mikroeloszlások száma.

Pontosan ezért van az, hogy sokkal valószínúbb, hogy azt figyeljük meg hogy ha leesik a pohár szilánkokra törik, mint ha leesnek a szilánkok egy pohárrá állnak össze a földön.

Én is a második válaszolót erősíteném meg, az entrópiaváltozás határozza meg a folyamatok irányát. (Izolált rendszerben az entrópia nem csökkenhet.)

Ha egy nem izolált rendszert nézünk, akkor pedig a szabadenergia vagy szabadentalpia változás adja meg, hogy egy folyamat milyen irányba mehet végbe (az első állandó térfogaton, a második állandó nyomáson).

#Ozmium42

"Például egy glükóz molekula megfelelő hőmérsékletű folyamatosan gyűrűvé záródik és felnyílik, mert bár energetikailag az egyik forma picit kedvezőbb, de az oldat belső energiája fedezi az oda-vissza meg a vissza-oda úthoz szükséges energiát is. Persze zárt rendszerben ez nem mehet így örökké."

Miért nem?