Como a evolução de um sistema solar não quebra a segunda lei da termodinâmica?


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Por favor, perdoe: sou um leigo quando se trata de física e cosmologia e tentei encontrar uma resposta para isso que eu possa entender, sem sorte.

Pelo que entendi, o sistema solar evoluiu de uma enorme nuvem molecular. Para mim, isso parece violar a segunda lei da termodinâmica, pois acho que sugere ordem da desordem.

Eu sei que deve haver algo errado com a minha lógica, mas estou realmente preso.

Alguém pode explicar este em termos leigos?

(Publicação em "Astronomia" e "Física", pois parece sobrepor esses assuntos)


O truque não é confundir a definição precisa de "entropia" com o entendimento simplificado do leigo de que, de alguma forma, está relacionado à "desordem".
Larry Gritz

Respostas:


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A entropia total realmente aumenta, à medida que a nuvem molecular diminui sob a gravidade.

Pode parecer que, à medida que as moléculas se aproximam, elas são mais ordenadas, o que significa menos entropia. No entanto, essa é apenas uma parte do processo. A segunda parte (importante) é: quando as moléculas estão mais próximas, elas também têm maior energia cinética (uma vez que desciam em menor potencial gravitacional). Portanto, o gás está ficando mais quente à medida que diminui.

O aumento da temperatura do gás está aumentando sua entropia, porque as moléculas ocupam mais espaço de momento. Esse aumento na entropia via temperatura é maior do que a diminuição na entropia através do próprio encolhimento.

Mais tarde, o gás condensado quente (ou planeta quente) irradia o calor para o espaço e esfria. Você acaba com um planeta frio que na verdade tem uma entropia menor que a nuvem de gás original, porque não está mais quente. Mas o aumento da entropia foi levado pelos fótons irradiados. Então, na total - a entropia do universo aumentou (os fótons irradiados estão lá fora em algum lugar).

Você pode encontrar uma discussão mais detalhada sobre esse tópico na excelente página da Web de John Baez ou aqui .


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A afirmação "os fótons irradiados estão lá fora em algum lugar" realmente deixa claro.
dotancohen

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Isso vem de um mal-entendido de local e absoluto.

Não há nada para impedir um aumento local na ordem - no geral, a ordem ainda diminui (ou, na terminologia comum, a entropia aumenta)

Da Wikipedia:

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a entropia de um sistema isolado nunca diminui, porque sistemas isolados evoluem espontaneamente em direção ao equilíbrio termodinâmico, a configuração com entropia máxima. Sistemas que não são isolados podem diminuir na entropia.

Portanto, o universo é considerado um sistema isolado, mas nosso sistema solar local não é isolado, portanto nossa diminuição local na entropia não viola a 2ª lei da termodinâmica, pois a entropia geral do universo não diminui.


Então, onde estava o aumento correspondente da entropia para compensar a criação do sistema solar? Perda de calor?
dotancohen

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Essa é uma pergunta fundamental para nossa compreensão de como a ordem pode emergir da desordem. Portanto, vale a pena considerar as maneiras pelas quais isso pode acontecer:

  1. Redução da entropia local por flutuação aleatória.

  2. Existe um atrator para a dinâmica (pontual, ciclo ou estranha), dando origem à auto-organização.

  3. O sistema é dissipativo e aberto, a ordem local é sustentada pela energia que cruza os limites do sistema (por exemplo, sua biblioteca / armazenamento de informações local é mantida ordenada por entrada contínua de energia).

Claramente 2. da lista é a razão para os discos de acreção formarem anéis estáveis. Em seguida, colisões aleatórias dos bits fazem o resto. Se os bits são pequenas partículas, você recebe Saturno; se elas são grandes, você obtém planetas rochosos.

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