Reader - Studium Generale

men uit warmte mechanische energie produceren, dan moet die warmte van een warm naar een koud
lichaam stromen. Koelt men een lichaam af tot het kouder is dan zijn omgeving, dan kan dit lichaam niet
meer gebruikt worden om mechanische arbeid te leveren.
4.1.2.1. 4. Planck
Max Planck benadrukte dat de tweede wet van de thermodynamica een ervaringsgegeven is, en slechts
in zoverre bewezen kan worden als zij zich laat herleiden tot een enkele, eenvoudige en verhelderende
zekerheid uit de ervaring. Daarom stelde hij in 1897 volgende formulering voor, die rechtstreeks uit de
ervaring komt:
Es ist unmöglich, eine periodisch
funktionirende Maschine zu
construiren, die weiter nichts bewirkt
als Hebung einer Last und Abkühlung
eines Wärmereservoirs.
Het is onmogelijk een machine te construeren
die cyclisch draait en geen enkel ander effect
zou hebben dan het optillen van een gewicht
en het afkoelen van een warmtereservoir.
Max Planck, Vorlesungen über Thermodynamik, III, 2, p. 80, Leipzig 1897
Een systeem dat na verloop van tijd onveranderd in zijn begintoestand terugkeert, en ondertussen alleen
warmte heeft opgenomen en mechanische arbeid heeft verricht, kan niet bestaan. Wat Planck hiermee
uitdrukt is dat warmte-energie nooit volledig in mechanische energie omgezet kan worden.
De Planck-formulering van de tweede wet van de thermodynamica is equivalent aan die van Clausius,
zoals volgend gedachtenexperiment aantoont.
Beschouw een hypothetische machine die warmte volledig zou omzetten in mechanische energie. De
machine neemt warmte op uit een warm reservoir en zet die volledig om in mechanische energie, zonder
dat warmte wegstroomt naar een koud reservoir. Deze machine kan dan gebruikt worden om een andere
aan te drijven, een warmtepomp die warmte van een koud naar een warm reservoir voert (als het ware
'bergopwaarts'). Zonder de hulp van de mechanische energie die de eerste machine levert, kan de
tweede niet werken, leert Clausius. Beschouwt men nu beide machines samen als één gecombineerd
systeem, dan verbruikt dit systeem als geheel geen mechanische energie (want het verbruik door de
warmtepomp wordt gecompenseerd door de productie van de eerste machine) en transporteert het
systeem toch warmte van een koud naar een warm reservoir. Dit is in strijd met het principe van Clausius.
De conclusie moet zijn dat de onderstelling van een volledige omzetting van warmte in mechanische
energie niet mogelijk is.
William Thomson (Lord Kelvin)
1824 – 1907
Rudolf Clausius
1822 – 1888
Max Planck
1858 – 1947
Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 44