En bra fråga

Häromdagen när jag satt på kontoret och begrundade resultatet av en beräkning ringde telefonen. Det var en tjej som ville ha svar på en fråga av fysikalisk karaktär och på något sätt fått tag på mitt telefonnummer. Frågan var ganska intressant så jag tänkte upprepa den här.

Saken gällde energi och hur den kan finnas i olika former. Tjejen hade fått höra att värmeenergi inte kan omvandlas till andra typer av energi utan är en sorts "slutstation". Det tyckte hon var konstigt eftersom man ofta har värme som ett mellansteg i olika processer, exempelvis i kärnkraftverk där energin från fissionsreaktionen används till att  koka vatten (=värme) så att ångan kan driva en turbin som genererar ström. Ett annat exempel på detta är hur rörelseenergin i vinden uppstår för att solen värmer upp olika delar av atmosfären olika mycket så att det börjar blåsa (tänk sjöbris en sommardag).

Det är dock inte den här typen av processer man syftar på när man säger att värme inte kan omvandlas till andra energislag. Exemplen ovan innehåller processer som inte är spontana i ett avskiljt system utan där det hela tiden tillförs energi till systemet från något annat energislag; kärnenergi i fallet med kraftverket och elektromagnetisk strålning i fallet med vinden. Andra energislag som exempelvis kemisk energi kan spontant omvandlas till värme - det är därför man inte bara ska lämna en trasa med linolja på var som helst. Gör man det ändå kommer den kemiska energin i linoljan spontant att börja omvandlas till värme och ljus - trasan börjar brinna. Värme i luften kan dock aldrig omvandlas till linolja, inte ens om alla ingående grundämnen finns tillgängliga.

När en process bara kan gå åt ett håll, som med linoljan, säger man att den är irreversibel. Det brukar innebära att entropin ökar under processens gång. Entropi är ett ganska abstrakt begrepp på många sätt men man brukar säga att det är ett mått på graden av oordning i ett system, ju högre entropi desto högre oordning. Entropin i ett slutet system kan aldrig minska om man inte tillför energi utifrån. Därför måste också den totala entropin i universum hela tiden öka.