Reader - Studium Generale

More documents

Recommendations

Info

4.2. DE ONDERGANG IS ONONTKOOMBAAR EN ONOMKEERBAAR 4.2.1. Dissipatie en het onvermijdelijke einde Aangezien mechanische energie volledig in warmte kan worden omgezet (bijvoorbeeld door wrijving) maar omgekeerd niet, is in de natuur een stelselmatig verlies van het vermogen mechanische arbeid te leveren, onvermijdelijk. William Thomson wees erop dat in de natuur voortdurend processen plaatsvinden die hij 'dissipatief' noemde (van het Latijn dissipare, verstrooien, verspreiden), zoals warmtetransport, wrijving, absorptie van licht, waardoor het "mechanisch effect" van de natuur vermindert. Hierdoor heeft de natuur een irreversibel karakter (de slinger komt spontaan tot stilstand, maar nooit spontaan terug in beweging). De hoeveelheid warmte in het heelal neemt alsmaar toe, het vermogen arbeid te leveren, neemt af. In het hierboven al genoemde artikel van 1852 waarin William Thomson zijn formulering van de tweede wet van de thermodynamica gaf, kwam hij tot drie algemene conclusies met verstrekkende betekenis: The following general conclusions are drawn from the propositions stated above, and known facts with reference to the mechanics of animal and vegetable bodies: 1. There is at present in the material world a universal tendency to the dissipation of mechanical energy. 2. Any restoration of mechanical energy, without more than an equivalent of dissipation, is impossible in inanimate material processes, and is probably never effected by means of organized matter, either endowed with vegetable life or subject to the will of an animated creature. 3. Within a finite period of time past, the earth must have been, and within a finite period of time to come the earth must again be, unfit for the habitation of man as at present constituted, unless operations have been, or are to be performed, which are impossible under the laws to which the known operations going on at present in the material world are subject. Uit de voorgaande stellingen en uit de bekende feiten met betrekking tot de mechanica van dierlijke en plantaardige lichamen, kunnen de volgende algemene besluiten getrokken worden: 1. Er manifesteert zich op dit ogenblik in de materiële wereld een algemene tendens naar de dissipatie van mechanische energie. 2. Elk herstel van mechanische energie, zonder nog méér dissipatie, is onmogelijk in de levenloze materiële processen, en wordt waarschijnlijk ook nooit gerealiseerd door middel van de organische materie waarin plantaardige leven voorkomt of die onderworpen is aan de wil van een bezield wezen. 3. Een eindige tijd teruggaand in het verleden, en een eindige tijd verderop in de toekomst, moet de aarde onbewoonbaar geweest zijn, ongeschikt voor de mens zoals hij nu bestaat, tenzij ingegrepen werd of zal worden op een manier die in strijd is met de wetten waaraan alle gebeurtenissen in de materiële wereld op dit ogenblik onderworpen zijn. William Thomson, On a universal tendency in nature to the dissipation of mechanical energy, Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, April 19, 1852. Ook in: Philosophical Magazine, Oct. 1852 In dit artikel doemt het spookbeeld op van de warmte-dood van het heelal. De tweede wet van de thermodynamica leert dat steeds méér mechanische energie omgezet wordt in warmte dan omgekeerd. Daardoor zal het heelal in de toekomst minder mechanische energie hebben en steeds meer warmte. De uiteindelijke toestand kan alleen die zijn waarin alle energie in warmte is omgezet. Dan is geen andere vorm van energie en geen enkele vorm van activieit meer mogelijk, geen mechanische, geen chemische, geen biologische, want die berusten allemaal op het leveren van mechanische arbeid. Heel de wereldorde gaat in warmte ten onder. De enige hoop die ons rest, meent Kelvin zonder veel overtuiging, is dat de wetten waarin we geloven uiteindelijk niet geldig zouden zijn. 4.2.2. Warmtedood Twee jaar later geeft Hermann von Helmholtz zijn eigen beeldrijke beschrijving van de warmtedood van het heelal. Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 48
Die Wärme heisser Körper strebt fortdauernd durch Leitung und Strahlung auf die weniger warmen überzugehen und Temperaturgleichgewicht hervorzubringen. Bei jeder Bewegung irdischer Körper geht durch Reibung oder Stoss ein Theil mechanischer Kraft in Wärme über, von der nur ein Theil wieder zurückverwandelt werden kann; dasselbe ist in der Regel bei jedem chemischen und electrischen Processe der Fall. Daraus folgt also, dass der erste Theil des Kraftvorraths, die unveränderliche Wärme, bei jedem Naturprocesse fortdauernd zunimmt, der zweite, der mechanischen, electrischen, chemischen Kräfte, fortdauernd abnimmt; und wenn das Weltall ungestört dem Ablaufe seiner physikalischen Processe überlassen wird, wird endlich aller Kraftvorrath in Wärme übergehen und alle Wärme in das Gleichgewicht der Temperatur kommen. Dann ist jede Möglichkeit einer weiteren Veränderung erschöpft, dann muss vollständiger Stillstand aller Naturprocesse von jeder nur möglichen Art eintreten. Auch das Leben der Pflanzen, Menschen und Thiere kann natürlich nicht weiter bestehen, wenn die Sonne ihre höhere Temperatur und damit ihr Licht verloren hat, wenn sämmtliche Bestandtheile der Erdoberfläche die chemischen Verbindungen geschlossen haben werden, welche ihre Verwandtschaftskräfte fordern. Kurz das Weltall wird von da an zu ewiger Ruhe verurtheilt sein. De warmte van een warm lichaam streeft er voortdurend naar door geleiding en straling maar een minder warm lichaam te stromen en een gelijkheid van temperatuur te realiseren. Bij elke beweging van een lichaam op aarde wordt door wrijving en botsing een deel van de mechanische energie in warmte omgezet, waarvan dan slechts een deel terug omgezet kan worden. Hetzelfde geldt voor alle chemische en elektrische processen. Daaruit volgt dat het eerste deel van de energievoorraad, de onveranderlijke warmte, bij elke gebeurtenis voortdurend toeneemt, en het tweede deel, de mechanische, elektrische en chemische energie, voortdurend afneemt. Wanneer het heelal ongestoord aan het verloop van zijn fysische processen overgelaten wordt, zal uiteindelijk alle energievoorraad in warmte omgezet worden en alle warmte bij gelijke temperatuur voorkomen. Dan is er geen mogelijkheid voor verdere verandering meer, en zullen alle natuurprocessen van welke soort ook volledig tot stilstand komen. Ook planten, mensen en dieren kunnen vanzelfsprekend niet meer in leven blijven wanneer de zon geen hogere temperatuur meer heeft en dus ook geen licht meer uitstraalt, en wanneer alle bestanddelen van het aardoppervlak opgehouden zijn de chemische verbindingen te maken waartoe hun onderlinge verwantschap hen aanzet. Kortom, van dan af is het heelal tot eeuwige rust veroordeeld. Hermann von Helmholtz, Über die Wechselwirkung der Naturkräfte, Köningsberg, 1854, p.25 Bij een andere gelegenheid komt von Helmholtz tot het inzicht dat de warmtedood van het heelal tegelijk een koudedood is. Wanneer alle energie in warmte zal zijn omgezet, heeft alle warmtestraling zich verspreid in de eindeloze ruimte, waardoor de energiedichtheid zo laag geworden is dat de temperatuur van het heelal gelijk geworden is aan die van het absolute nulpunt. Das Ende müsste sein, dass das Weltall in Ruhe kommt und keinerlei Arbeitsvorräthe mehr hat, um noch Veränderungen zu bewirken als allein die Wärme, welche schliesslich auch keine weiteren Veränderungen mehr bewirken kann, sobald sie gleichmässig vertheilt ist und alle Theile des Weltalls gleiche Temperatur erlangt haben. Diese überall gleiche Temperatur würde wahrscheinlich sehr nahe dem absoluten Nullpunkt liegen, weil in dem gegenwärtigen Zustande unseres Weltsystemes, so weit wir es kennen, fortdauernd grosse Quanta von Energie hinausgehen durch Licht- und Wärmestrahlung von den begrenzten ponderablen Körpern, von den cosmischen Massen, in den leeren Aetherraum, von welcher Energie wir nicht wissen, dass sie durch irgend welche uns bekannte Processe zum Rückkehren Op het einde zal het heelal in rust gekomen zijn en geen voorraad van mechanische energie meer hebben waarmee nog veranderingen kunnen gebeuren. Er is uiteindelijk alleen nog warmte, en zodra die gelijkmatig verdeeld is en alle delen van het heelal eenzelfde temperatuur bereikt hebben, is die niet meer in staat veranderingen tot stand te brengen. Deze temperatuur die overal gelijk is, zal waarschijnlijk zeer dicht bij het absolute nulpunt liggen. Dat komt omdat in het huidige heelal, voor zover we weten, voortdurend grote hoeveelheden energie door uitstraling van licht en warmte ontsnappen van de begrensde massa's en hemellichamen en in de lege etherruimte terechtkomen. We weten niet of deze energie door een of ander ons bekend proces zou kunnen terugkeren. Zij schijnt zich echter voorgoed te verwijderen in Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 49
Page 1 and 2: Hoe wankel is de wereld? Honderd ja
Page 3 and 4: Hoofdstuk 1 Verlies van stabiliteit
Page 5 and 6: 1.2. BEELDENDE KUNSTEN, LITERATUUR
Page 7 and 8: Over deze periode van verval en ver
Page 9 and 10: De arts is de technicus die moet op
Page 11 and 12: Hoofdstuk 2 Voltooide wetenschap Aa
Page 13 and 14: natuur, zoals Newton nog dacht, maa
Page 15 and 16: Warmte en energie kunnen dus wel in
Page 17 and 18: kan kennen aan de hand van hun posi
Page 19 and 20: universum. Haeckel, die bewonderd w
Page 21 and 22: Physik. [...] Der Faust des zweiten
Page 23 and 24: 2.6. SAMENVATTING EN BESLUIT Tot he
Page 25 and 26: De Duitse natuurkundige Heinrich He
Page 27 and 28: onderzocht stof bedekt is, ontlaadt
Page 29 and 30: alchemisten die hoopten uit bepaald
Page 31 and 32: In een andere publicatie uit hetzel
Page 33 and 34: Het tempo van verval is dus op elk
Page 35 and 36: 1906 Rutherford ontdekt dat α-deel
Page 37 and 38: 3.9. FILOSOFISCHE BETEKENIS VAN HET
Page 39 and 40: van het atoom bevat. In de ruimte r
Page 41 and 42: Hoofdstuk 4 Wetten van de warmte De
Page 43 and 44: warm reservoir. Maar de supermachin
Page 45 and 46: Samengevat: We hebben twee formuler
Page 47: ∆ S = ∆Q T rev > ∆Q T irrev O
Page 51 and 52: through the material universe. The
Page 53 and 54: 5.2. MAXWELL 5.2.1. Distributiefunc
Page 55 and 56: potentiële energie van het hoge de
Page 57 and 58: komen dan Maxwell. Boltzmann verdee
Page 59 and 60: espérer qu'un jour le télescope n
Page 61 and 62: Der Anfangszustand wird in den meis
Page 63 and 64: 4. Als systeem dat uit een groot aa
Page 65 and 66: Nabeschouwing Post cladem De wetens

Reader - Studium Generale

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?