Comentarii la principiile termodinamicii



I. Principiile termodinamicii constau în următoarele afirmații:

A -Principiul zero ,,0” (sau conceptul de temperatură)

,,Într-un sistem izolat, format dintr-un număr de corpuri în contact termic, condiția necesară și suficientă de echilibru termic este egalitatea parametrului termic (temperatura) pentru toate corpurile considerate.”

-Principiul ,,I”

,,Într-un sistem termodinamic izolat nivelul energetic rămâne constant.”

Sau o altă formulare mai detaliată:

,,Suma tuturor formelor de energie ale unui sistem izolat, la intrare, este egală cu suma lor la ieșire, valoarea energiilor componente poate să rămână constantă sau să se modifice prin compensare.”

-Principiul ,,II”

,, Transformările spontane de energie se realizează de la un potențial mai înalt spre un potențial mai scăzut.”

- Principiul ,,III”

,, Entropia tuturor substațelor ajunse la echilibru termodinamic intern, tind spre zero, în apropierea temperaturii de zero absolut.
( Punctul de zero absolut este imposibil de atins pe cale experimentală.)


II. Comentariu la Principiul zero ,,0,,

,,Într-un sistem izolat, format dintr-un număr de corpuri în contact termic, condiția necesară și suficientă de echilibru termic este egalitatea parametrului termic (temperatura) pentru toate corpurile considerate.”

Pentru noi oamenii punerea în discuție a temperaturii este urmarea unei senzații. O senzație se pare că are și mercurul sau alcoolul din termomentru, pe care o imprumută omului care este capabil să alăture acea alungire, pe baza unor raționamente devenite paradigme, unei variații a propriei sale senzații, de cald sau de frig.

Acest principiu este derivat din al doilea postulat, extins la starea mai multor corpuri-subsisteme, care formează acum un singur sistem, echilibru termic cuprinzând toate aceste corpuri. Oricât de multă ar fi energia conținută de aceste corpuri dacă toate aceste corpuri au același nivel al potențialului nu se va produce un schimb sau se va produce doar dacă apar diferențe și doar atât cât acest dezechilibru există.

Trecerea acestui fenomen, cel al schimbului de energie, în speță al căldurii, în contul ,,parametrului termic,, numit temperatură nu explică ci doar explicitează, găsindu-se pentru om un sens explicativ de a percepe fenomenul.

Principiile termodinamicii sunt afirmații contemplative ale fenomenelor. Găsirea parametrului ,,temperaturii,, pentru a descrie ceea ce se petrece în lumea căldurii face ca să existe o coerență dar această coerență este cea a unui tablou, a unei suprafețe, fără a se putea vorbi despre o consistență fenomenologică a acestei descrieri. Pentru că temperatura este un rezultat exterior al fenomenului, unul observabil de către om dar inexistent pentru proces, nu se poate aloca temperatura mișcării moleculare ci doar descrierii mișcării moleculare.

Principiul ,,zero,, este o înțelegere între părți, o convenție asupra limbajului folosit pentru a vorbi despre energia de natură termică folosindu-se ca și numitor comun ideea de temperatură. În acest fel derivă de la sine, dar intr-un mod indirect și conceptul de temperatură.

De ce este temperatura subordonată unui concept? Care este acel concept? Este mai mult o idee despre ce este temperatura decât un concept de temperatură? Temperatura ca și concept poate fi și o piedică, o îngrădire a privirii spre ceea ce ar fi căldura. Mai degrabă căldura se poate alinia unui concept decât temperatura.


III. Comentariu la Principiul I


,,Într-un sistem termodinamic izolat nivelul energetic rămâne constant.”

Sau: ,,Suma tuturor formelor de energie ale unui sistem izolat, la intrare, este egală cu suma lor la ieșire, valoarea energiilor componente poate să rămână constantă sau să se modifice prin compensare.”


Traducerea acestui principiu este cea mai uimitoare. Se presupune indirect că energia nu are o formă absolută, anume, esențială și definitivă ci este doar o trecere permanentă a acesteia dintr-o formă în alta.
Energia într-un sistem izolat se păstrează în aceeași formă sau în aceeași cantitate? Acest răspuns nu este dat. Faptul că energia este măsurată cu aceeași măsură indiferent de forma sa, acest lucru fiind riguros valabil, presupune că chiar trecerea formelor de energie dintr-una în celelalte se face printr-un tărâm comun, cel ce permite această consecvență (seriozitate) a materiei, de a păstra ceva constant într-un subsidiar necunoscut.

Acest principiu vorbește despre o intrare și o ieșire fără a face totuși referire la timp. Pentru că pentru a vorbi despre două stări diferite referirea este în primul rând despre secvențe temporare ale energiei. În orice sistem izolat energia este captivă în forma în care a fost supusă separării.

,,Energia nu se poate crea și nici nu se poate distruge,, este o altă formă de circulație a principilul I, al termodinamicii. Energia se poate însă administra și utiliza de către om la trecerea prin formele sale.

Pentru natură această afirmație este oarecum diferită. Energia nu se crează și nu se distruge în natură, însuși trecerea permanentă a energiei prin formele sale, sub formă liniară, se constitue permanent în ceea ce este natura.

Conservarea energiei în întreg ansamblu său este cel mai probalil posibilă prin reducerea sa informațională la un rezultat aflat în afara naturii. Pătrunderea acestui rezultat este o neputință a științei actuale? Sau acest rezultat nu există?


IV. Comentariu la Principiul II

,, Transformările spontane de energie se realizează de la un potențial mai înalt spre un potențial mai scăzut.”

În acest enunț pare mai important faptul că transformările sunt spontane, față de precizarea țintă a principiului, aceea a direcției de derulare a transformărilor de energie. Transformările de energie sunt acele procese prin care energia ca și cantitate măsurabilă și utilă sau nu, trece dintr-o formă în alte forme.

Trebuie să precizăm faptul că întotdeauna o cantitate de energie găsită într-o formă de energie se transformă în cantităti echivalente de energie însă regăsită obligatoriu în mai multe forme de energie. Acest fapt se datorează ireversibilității acestor transformari sau mai degrabă ireversibilitatea transformarilor este cauzată de această realitate?

Ce este spontaneitatea de a se produce un schimb energetic? Este posibil ca acest enunț să facă referire la posibilitățile de aplicație tehnică a acestui principiu. Dar spontaneitatea ca și conjunctură de petrecere a transformărilor energetice poate avea și o interpretare mult mai largă și cu implicații generale. Termodinamica se ocupă de transferul sau de conversia energiei fară a-și pune problema explicării unor cauze comune sau a unor procese comune oricăror forme de energie, la o graniță cu acea ,,non-formă,, comună de energie, aceea esență, acea natură comună tuturor formelor, dacă așa ceva, acea formă, există. Se petrec spontan transformările în natură? Sau există circuite nevăzute, în speță circuite informaționale, care reglementează temporar si spațial coerența transformărilor energetice?

Ciclicitatea transformarilor de energie presupune o non-spontaneitate a acestor procese ciclice dar și neciclice. Dacă Pământul se rotește în jurul Soarelui, se produce acea variabilă informațională ce perpetuează producerea dezechilibrelor pe care le anihilează perpetuu procesele de schimb de energie. Cum mai spuneam, astfel de activităti energetice globale, dau impresia unor mișcări generale ale naturii prin semnificațiile prin care percepem aceste mișcări. Altfel spus, primul ciclu temodinamic și cel mai amplu pentru noi, îl oferă chiar Globul Pământesc, care prin mișcările sale crează cicluri: ani, anotimpuri, luni, zile, noapte/zi, ore, și chiar pe durate foarte scurt și pe porțiuni foarte reduse ale spațiului.
Probabil că și Soarele are o astfel de necesitate informațională de a produce dezechilibre termodinamice în drumul său prin Galaxie sau Univers, dezechilibre ce duc la perpetuarea proceselor sale ca și sursă de energie.

Ciclul are menirea de a alătura timpului un proces termic sau energetic. Acesta poate fi imaginat în multe forme tehnice: trecerea paletei prin dreptul unui agent purtator de energie, mișcarea periodică a unui piston, trecerea repetată a unei spire, vaporizare, destinderea și condensarea repetată, etc.

În toate aceste cicluri periodice sau nu, extinse sau nu, trecerea energiei se produce întotdeauna de la potențialul ridicat spre cel mai scăzut. Potențialul ca și termen alocat se referă la purtătorul energetic, la mediul care face subiectul acelei forme de energie și nu energiei în sine.
Sieși-suficiența cantității de energie alocată unei forme este un subiect care merită o analiză aprofundată din partea științei. Așadar energia se transferă de la un purtător la alt purtător doar dacă celui care primește îi lipsește această cantitate în raport cu ceilalți purtători ce formează un sistem termodinamic.

IV. Comentariu la Principiul III

,, Entropia tuturor substațelor ajunse la echilibru termodinamic intern, tinde spre zero, în apropierea temperaturii de zero absolut.,,
( Punctul de zero absolut este imposibil de atins pe cale experimentală.)


Dacă toate enunțurile acestor principii îmbracă o haină filozofică evidentă, la acest principiu acestă tendință este pronunțată.

Cea mai de neînțeles idee este aceea a entropiei. Entropia, ca și mărime de stare a fost enunțată ca și o cheie matematică de închidere a unor logici.
Înțelesul acestei mărimi este unul destul de fuid. Descrierea pe care o oferă acest parametru unei stări termodinamice este una calitativă, de aici dificultatea de a oferi niște criterii ușoare de înțelegere. Mai degrabă entropia este un fel de o a patra dimensiune a unui spațiu în care temodinamica se desfășoară în natură. Dacă unui alergător în căutăm mărimi de stare care să îl descrie în fiecare punct al cursei sale, entropia nu este nici viteza, nici accelerația, nici coordonatele punctului de pe pistă, nici distanța parcursă sau cea rămasă, nici forța pe care o dezvoltă mușchii săi, nici detenta de la un punct la altul sau alte astfel de mărimi de acest fel, ci ar putea fi analogată cu capacitiatea sa de a rămâne în cursă și a depune prin perseverență efortul necesar, pa baza unor convingeri apriorice.


Mai degrabă se poate spune despre entropie că este acea mărime care ne vorbește de capacitatea unui sistem de a încasa dezechilibre la un nivel energetic stabilit, pe baza cărora, invocând principiul al II-lea să se poată produce transformări de energie pentru a tinde spre refacerea acelor echilibre. Acest lucru este favorabil tehnicii pentru că mașinile tocmai acest lucru îl fac: ridică de regulă acest potențial, în mod articial, solicitând apoi ca natura, pe baza pricipiului său să readucă sistemul la echilibru. Readucerea la echilibru presupune transformarea energetică ce devine astfel utilă omului.

Devenirea mică sau chiar anularea entropiei se petrece în mod natural.
Dez-echilibru termic intern va auto-deveni echilibru la temperaturi atât de mici.

Dar nu aceasta este tema pricipiului al III-lea. În acest pricipiu se prevede o graniță valabilă acțiunii acestor postulate și prncipii. Granița este acolo unde temperatura absolută are o valoare foarte mică, până la a deveni zero.

Este posibil ca temperatura absolută să devină zero? Faptul ca entropia va deveni foarte mică înseamnă că acolo este marginea stadiului molecular al lumii.
Afirmația pricipiului are și ea o limită. Prevede mărginirea moleculară și dispariția unei posibilități energetice moleculare, nemaifiind posibilă încasarea unor dezechilibre, dar nu se ocupă de soarta acelor substanțe.
Substanțele ajunse la temperaturi apropiate de temperatura zero absolut persistă în forma lor substanțială, având încă o încărcătură energetica internă pe baza căreia au fost constituite.

Am putea afirma că nu se poate atinge temperatura zero absolut a unei substanțe tocmai datorită dispersiei energetice interne a atomilor acesteia.

Limitarea energetică a stadiului molecular pune însă o întrebare: Ce se petrece cu implicațiile energetice ale efectelor termice electronice? Se presupune că dispar? Sau se presupune că nu se poate ajunge la o astfel de temperatură a unei substanțe tocmai datorită dualității energiei alocate ca mișare și a informației alocate ca și semnificație a acelei substanțe. Acest lucru se înțelege astfel: nu se poate ajunge la temperatura zero absolut a unei substanțe pentru că acelei substanțe nu i se poate nega semnificația sa submoleculară, atomică.