Tweede wet van de thermodynamica

De tweede wet van de thermodynamica, ook wel Tweede Hoofdwet genoemd, is een fundamentele wetmatigheid gebaseerd op de volgende elementaire macroscopische waarnemingen:

• warmte stroomt van nature van warme naar koude gebieden en nooit spontaan van koud naar warm.
• arbeid kan wel volledig in warmte, maar omgekeerd kan warmte nooit volledig in arbeid worden omgezet (dit feit werd met name ontdekt bij de ontwikkeling van de stoommachine)

In de tweede helft van de 19e eeuw, toen het bestaan van atomen en moleculen steeds meer bevestigd werd, ontdekte men dat deze macroscopische eigenschappen in wezen zijn terug te voeren tot microscopische eigenschappen, namelijk de chaotische beweging van grote aantallen moleculen of atomen. Met behulp van de statistische mechanica, die vooral door Gibbs en Boltzmann werd ontwikkeld, kon deze hoofdwet worden geherformuleerd in termen van waarschijnlijkheid van de bewegingstoestand van grote aantallen moleculen. Temperatuurverschillen binnen één systeem worden van nature afgevlakt door dissipatie van kinetische energie door onderlinge botsingen van moleculen, die uiteindelijk leiden tot een evenwichtstoestand. Nauw hiermee verbonden is het begrip entropie als maat voor de waarschijnlijkheid van een verdeling van microtoestanden, waarbij de evenwichtstoestand de toestand met maximale entropie is.

Deze wet betekent ook dat zelforganisatie in een chaotisch systeem alleen mogelijk is als er energie van buiten het systeem wordt toegevoegd.