Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 34. 21 aug. 1937 - Är termodynamikens andra huvudsats oanfäktbar? av Ragnar Liljeblad
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Teknisk Tidskrift
råden. Finna vi, att energisatsen skenbart icke
stämmer, införa vi helt enkelt en ny energi, som gör att
den stämmer. Den är alltså mera ett schema, efter
vilket vi behandla verkligheten, än en
erfarenhetssats. Den är blott såtillvida en erfarenhetssats, att
det har visat sig, att verkligheten ställer sig
tillmötesgående mot detta schema.
Detta är dock ej så underligt. Analysera vi
energisatsen till dess yttersta gräns, ha vi ju funnit
att vad man påstår egentligen endast är, att det
finns något, som är konstant. Detta något ha vi
sedan kallat energi och införa nya energier efter
behov. Det är också i grund och botten ganska
självklart, att det måste finnas något som är konstant,
om världen styres av lagar. Varje
differentialekvation har ju minst en integrationskonstant, och ett
system av differentialekvationer många sådana.
Om som sagt energiprincipen i viss mån skiljer
sig från andra s. k. elementarlagar, gäller detta i än
högre grad om andra huvudsatsen, entropisatsen.
Jag brukar säga, att den är icke en naturlag utan
snarast en naturdogm. Den har dogmens alla
kännetecken, godtyckligheten och oklarheten i
formuleringen. I termodynamiken brukar satsen uttryckas
på olika sätt, exempelvis att värme icke kan "av sig
självt" övergå från en kallare till en varmare kropp,
eller att det är omöjligt att konstruera en
kontinuerligt arbetande maskin, som endast åstadkommer en
viss arbetsmängd och samtidigt avkyler en
värmekälla.
Man måste ju säga, att denna formulering är
ganska olika formuleringen av andra naturlagar.
Matematiskt uttryckes lagen som bekant så, att
2
rdQ
entropiändringen, eller — för en omvändbar
pro-l
cess mellan begynnelse- och sluttillstånden, för en
verklig, alltså icke oändligt långsamt förlöpande
process, alltid är > 0.
Jag vill bestämt framhålla, att jag icke med detta
på något sätt vill deklassera entropilagen. Vi
veta alla, att den har en enorm betydelse och detta
icke blott inom maskinteknik och värmeteknik i
allmänhet — det var ju också en ingenjör, som
första gången uppställde satsen — utan även inom
den rena vetenskapen, i fysik, kemi och astronomi.
.Tag har emellertid en känsla av, att det är en liten
smula för djärvt att på grundval av den stora
framgång, med vilken denna lag har kunnat användas,
sluta till dess absoluta allmängiltighet. Jag skall
taga ett exempel.
Hela starkströms- och krafttekniken är en
byggnad, som icke är att förakta. Vad som skrivits
rörande dess teori fyller ett ganska stort bibliotek, och
dess praktiskt ekonomiska betydelse är oerhörd. Så
gott som hela denna lärobyggnad är uppbyggd på
några elektromagnetiska lagar, som icke äro mer än
approximativt riktiga. Inom starkströmstekniken
försumma vi så gott som alltid den s. k.
förskjutningsströmmen men komma likväl till resultat, som
äro praktiskt taget exakta. I alla dessa problem kan
man nämligen försumma den angivna faktorn. När
man däremot kommer över till radio- och
vågområdet, är förskjutningsströmmen det väsentliga, och
försummar man där denna faktor, kommer man till
fullkomligt befängda resultat.
Jag kan också peka på kemisternas 1800-talsdogm
om grundämnenas oförstörbarhet. De stora ledande
naturforskarna trodde väl icke så allvarligt på denna
sats, men för kemisterna var den i alla fall en dogm,
som det var en dödssynd att tvivla på. Den gjorde
också sin nytta, ty hade kemisterna under 1800-talet
icke hållit fast vid denna teori, hade de kanske
fortsatt sina tidigare alkemistiska försök, för vilkas
lösning de saknade förutsättningar, och kemien hade
då säkerligen icke gjort de framsteg, som den gjorde
tack vare denna i grunden felaktiga dogm.
Entropisatsen i dess statistiska formulering
härstammar från Maxwells och Boltzmanns arbeten för
omkring 50 år sedan. De gåvo åt entropisatsen ett
helt annat innehåll än den förut hade och i viss mån
naturligtvis också en betydligt starkare grundval än
förut. Boltzmann påvisade, att det förhållandet, att
entropien inom ett system ständigt växer, intet
annat är än ena sidan av det faktum, att
naturföreteelserna sträva efter att övergå från mindre
sannolika till mera sannolika tillstånd, eller med andra
ord, sådana tillstånd inställa sig i verkligheten, som
statistiskt sett för sig lia de flesta av varandra
oberoende möjligheterna. Därav, att entropisatsen på
detta sätt blev en statistisk sannolikhetslag, följde i
sin tur, att den icke kunde ha absolut allmängiltighet.
Det var endast sannolikt, att entropien växte, men
inom små områden eller om man väntade oerhört
lång tid, skulle man kunna finna tillfällen, då
entropien istället sjönk.
Vi tänka oss, att vi ha två kärl, som äro skilda
åt genom en vägg. Vi ha i det ena kärlet en gas med
något högre temperatur än i det andra samt antaga,
att det finns ett litet hål i väggen. Vi tänka oss
vidare, att gaserna äro mycket förtunnade, så att vi
endast ha några få molekyler på vardera sidan om
skiljeväggen. Medelhastigheten hos molekylerna på
den ena sidan är högre än på den andra, eftersom
temperaturen är olika, Eftersom emellertid
temperaturen bara bestämmes av molekylernas
medel-hastighet och det finns olika hastigheter, är det
tänkbart, att tillfälligtvis från kärlet med den lägre
temperaturen en av dess hastigaste molekyler går
genom hålet in i kärlet med den högre
temperaturen, samtidigt som från kärlet med den högre
temperaturen en av dess långsammaste molekyler
passera genom hålet i motsatt riktning, vilket med andra
ord vill säga, att värme går från en kallare till en
varmare kropp.
Detta exempel visar, att entropisatsen icke är
allmängiltig. Ha vi emellertid gaser av normal täthet,
kan något sådant endast förekomma under en för
svinnande kort tid.
Maxwell har påpekat, att om vi ha två gaser med
något olika temperatur på olika sidor om en
skiljevägg, och om vi tänka oss, att vi hade en liten
demon, som skötte en ventil i väggen mellan dem och
endast släppte igenom de snabbaste molekylerna
från den kallare gasen och de långsammaste från
den varmare, så skulle emellertid icke blott för ett
försvinnande ögonblick utan hela tiden värme gå
från den kallare till den varmare kroppen. Tyvärr
stå sådana demoner icke att hyra utan vidare,
varför tanken icke är så lätt att realisera. Frågan
346
10 juli 1937
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
