熱力学第二法則とは？
ねつりきがくだいにほうそく
「法則」の用語まとめを見る熱力学第二法則とは、熱は自然に高温から低温へしか移らず、孤立系のエントロピーは常に増大するという自然界の根本法則です。
熱力学第二法則は、エネルギーの「質」と変換の方向性を規定する自然界の基本法則です。熱力学第一法則がエネルギー保存を述べるのに対し、第二法則は「どの方向への変換が自発的に起こるか」を定めます。
- クラウジウスの表現：外部から仕事をしない限り、熱は低温の物体から高温の物体へ自発的には移らない
- ケルビンの表現：一つの熱源から熱を受け取り、すべてを仕事に変換するサイクルは存在しない
- エントロピー増大の法則：孤立系のエントロピー（乱雑さの指標）は自発過程では常に増大するか不変であり、減少しない
エントロピーとは系の乱雑さ・無秩序さを表す状態量で、微視的には実現できる状態の数の対数に比例します。コーヒーにミルクを垂らすと自然に混ざる（エントロピー増大）が、混ざったミルクが自然に分離しない（エントロピー減少は不可）のが身近な例です。
この法則は熱機関の効率に上限があることを示し、永久機関が不可能であることを証明します。また生命現象・情報理論・宇宙の時間的方向性（時間の矢）の説明にまで関わる、物理学で最も深い法則の一つです。
使い方・例文
熱力学第二法則は「熱機関の効率は100%にならない」という工学的原理の根拠として、蒸気機関から現代のガスタービンまで、あらゆる動力変換装置の設計で登場します。
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