L'entropia dell'universo cresce.

[LittleLux]

Originariamente inviato da songoge
[OT]quando l'anno scorso ho studiato questo mi è venuta in mente questa situazione.
Mamma dice al figlio: Ordina la stanza perchè è disordinata
Il figlio risponde: mamma non posso perchè altrimenti l'entropia aumenta.[OT]

Ritornando al discorso.
Vi chiedo questo. Fino a quando l'entropia può aumentare?

Sino al raggiungimento dell'equilibrio termodinamico, ossia quando il valore energetico sarà uguale in ogni punto del sistema. Hai presente due vasi comunicanti? Ecco, quando il livello dell'acqua si equivale nei due contenitori, allora il sistema ha raggiunto la massima entropia.

[songoge]

Bene proprio a questo volevo arrivare.
A quel punto non ci sarà più energia per fare lavoro.
Cosa potrà succedere dopo?
Secondo me.
1)Tutto resta così e rimarremo come in una fotografia
2)Ci sarà un nuovo big bang (molto più affascinante del primo, e cmq nn ditemi che la massa dovrebbe essere tutta in un punto perchè ci sono molti dubbi su come si sia svolto questo big bang e sulle sue cause. Per me questa potrebbe essere una. Una sorta di riciclo dell'universo)

Che ne dite? Vi piace?

[LittleLux]

Originariamente inviato da songoge
Bene proprio a questo volevo arrivare.
A quel punto non ci sarà più energia per fare lavoro.
Cosa potrà succedere dopo?
Secondo me.
1)Tutto resta così e rimarremo come in una fotografia
2)Ci sarà un nuovo big bang (molto più affascinante del primo, e cmq nn ditemi che la massa dovrebbe essere tutta in un punto perchè ci sono molti dubbi su come si sia svolto questo big bang e sulle sue cause. Per me questa potrebbe essere una. Una sorta di riciclo dell'universo)

Che ne dite? Vi piace?

Moltosemplice.Il quantitativo di energia totale rimarrà sempre quello, solo che non sarà più in nessun modo utilizzabile per compiere lavoro. Se l'universo continuerà ad espandersi indefinitamente, la temperatura si avvicinerà man mano allo zero assoluto, e lo spazio tra gli atomi del gas aumenterà sempre più.

Se l'universo si contrarrà, probabilmente inizierà a farlo quando ancora esisteranno stelle e galassie, anche se per allora saranno a distanze enormi tra loro. In questo caso noi continueremo ad avere squilibri termodinamici, quindi energia in forme utilizzabili, anche ne lla fase di contrazione. Ovviamente, arrivati ad un certo punto, tutta la materia dell'universo si troverà concentrata in quella che viene chiamata singolarità dello spazio-tempo, dove densità e temperatura saranno infinite, mentre le dimensioni fisiche dell'universo si saranno ridotte ad un punto di dimensioni zero. Salvo effetti quantistici ancora tutti da esplorare.

Ciao

[ominiverdi]

Originariamente inviato da dupa
Secondo voi la crescita dell'entropia dell'universo è dovuta all'espansione dell'universo?

... e' "assolutamente certo" e dimostrabile che l'entropia sta crescendo, e che il processo sia "irreversibile"?

[Gordon]

ho sentito parlare del legame materia oscura che non riesce a tenere insieme tutto

almeno secndo gli ultimi studi potrebbe essere cosi'

dovremmo pensare che con l'espasione potrebbe verificarsi una esplosione (o implosione) fredda data dal continuo allontanamento della materia cosmica?
la teoria del big bong ciclico?

byz

[damxxx]

Originariamente inviato da dupa
più rarefatto (e dunque più ideale) dello spazio credo che ci sia ben poco

1)l'universo NON E' UN GAS

2) l'espansione dell'universo è molto + diversa e complessa dell'espansione d un gas, in un gas infatti l'espansione è dovuta dall'allontanamento delle molecole l'una dalle altre, nell'universo, invece, l'espansione nn è data semplicemente dall'allontanamento d stelle e galassie le une dalle altre ma dell'espansione della stessa struttura spazio-temporale, sarebbe + calzante l'esempio del palloncino secondo il quale se prendiamo un palloncino di gomma sgonfio e c disegnamo dei puntini sopra, quando lo gonfiamo questi puntini si allontaneranno gli uni dagli altri ma nn xkè hanno un moto proprio, ma xkè è la stessa struttura su cui giacciono ke si esapande, allo stesso modo si espande l'universo in cui è tutto il tessuto spazio-temporale ke si espande e trascina cn se tt cio ke vi giace dentro solo ke l'universo si espande nelle tre dimensioni e nn limitatamente alle due della superficie del palloncino

[dupa]

Originariamente inviato da LittleLux
L'attuale temperatura dell'universo si aggira intorno ai 2.7 Kelvin, temperatura rilevata del fondo di microonde che pervade tutto il cosmo. Come vedi, quindi, l'universo si sta raffreddando, e questo raffreddamento dipende proprio dall'aumento del suo volume.

Ma l'aumento del volume NON fa perdere energia se dall'altra parte non viene esercita alcuna pressione!!!!

L'aumento di volume fa perdere energia se sulla superficie di contorno esiste una pressione da contrastare.

Un gas ideale che si espande liberamente NON si raffredda
Un gas ideale che si espande producendo lavoro si raffredda.

Riguardo i gas reali, non saprei visto che nn ho studiato queste formule relative ai gas reali, se ho tempo riprendo in mano il libro di fisica tecnica e vi faccio sapere.

[damxxx]

Originariamente inviato da songoge
Bene proprio a questo volevo arrivare.
A quel punto non ci sarà più energia per fare lavoro.
Cosa potrà succedere dopo?
Secondo me.
1)Tutto resta così e rimarremo come in una fotografia
2)Ci sarà un nuovo big bang (molto più affascinante del primo, e cmq nn ditemi che la massa dovrebbe essere tutta in un punto perchè ci sono molti dubbi su come si sia svolto questo big bang e sulle sue cause. Per me questa potrebbe essere una. Una sorta di riciclo dell'universo)

Secondo gli scienziati c sn tre possibilità di fine dell'universo:

1)l'universo si espanderà all'infinito
2)l'universo si espanderà fino a fermarsi quasi, come in una specie di slowmotion estremamente lento
3)l'universo si contrarrà in un Big Crunch formando una singolarità ke è un punto dell'universo ke ha densità infinita, x poi riesplodere in un nuovo Big Bang

Tu dici ke, secondo te c sarà un nuovo Big Bang ma ke nn c sarà un Big Crunch, orbene se si accetta la teoria del Big Bang si accetta anke ke questo ha origine se e solo se c'è la presenza di una singolarità se infatti c'è una cosa sicura nella teoria del BIg Bang è ke se è vera esso ha avuto origine da una singolarità quindi se ammetti la possibilità di un nuovo Big Bang dovrai x forza di cose ammettere ke dovrà esserci un punto in cui la massa si concentrerà a formare una singolarità.

La discriminante fra le 3 possibilità è la massa, tt dipende da quanta massa c'è nell'universo, se OMEGA (il rapporto fra la massa presente nell'universo e la densità critica, cioè la densità minima necessaria ad avviare una contrazione dell'universo) è maggiore d 1 ci sarà un Big Crunch cioè una contrazione dell'universo ke porterà alla formazione di una singolarità dove sarà concentrata tt la materia e poi un Big Bang in cui c sarà l'espansione dell'universo, se OMEGA è minore di 1 allora l'universo continuerà ad espandersi all'infinito, metre se OMEGA e prorpio 1 l'universo rallenterà progressivamente la sua velocità fino ad avvicinarsi sempre + allo 0 ma senza mai fermarsi del tt e sembrerà quasi 2congelato.
Il probelma è ke il valore di OMEGA nn lo si conosce cn certezzaa xkè nn si sa cn precisione quanta massa c'è realmente nell'univetsoma gli scienziati al momento sn propensi a pensare ke OMEGA sia minore o uguale a uno.

X completezza posso dirti ke c sn delle teorie in cui le singolarità in realtà nn esistono, o meglio, nn esistono nel così detto "tempo immaginario" all'interno del quale l'universo potrebbe essere considerato di dimensioni finite ma senza confini(cm una la superficie di una sfera ma a tre dimensioni) mentre nel tempo reale, nel quale noi viviamo, ci sembra ke l'universo sia aperto e presenti singolarità(questo del tempo immaginario è un concetto abbastanza complesso del quale nn so molto anke se ho letto qualcosa) e in questo tipo d universo nn presuppone un Big Bang x la sua foramzione ma esesterebbe da sempre, e nn necessita d ipotizzare un Big Crunch cm possibile fine ma esisterebbe x sempre.

PS: se divesse esserc davvero un Big Crunch e un nuovo Big Bang nn sarebbe + spettacolare del precedente cm ipotizzi tu, infatti l'universo, nel corso della sua vita, avrebbe xso un po' d energia così il nuovo Big Bang sarebbe un po' + "debole"

[LittleLux]

Originariamente inviato da dupa
Ma l'aumento del volume NON fa perdere energia se dall'altra parte non viene esercita alcuna pressione!!!!

L'aumento di volume fa perdere energia se sulla superficie di contorno esiste una pressione da contrastare.

Un gas ideale che si espande liberamente NON si raffredda
Un gas ideale che si espande producendo lavoro si raffredda.

Riguardo i gas reali, non saprei visto che nn ho studiato queste formule relative ai gas reali, se ho tempo riprendo in mano il libro di fisica tecnica e vi faccio sapere.

Il fenomeno è correlato al fatto che il fondo di cui si parlava in realtà è composto di fotoni. Ad ogni fotone è associata una certa energia, cui corrisponde una determinata frequenza e lunghezza d'onda. All'espandersi dell'universo corrisponde una perdita di enrgia di questi fotoni, dovuta all'effetto doppler, che fa si che la lunghezza d'onda associata ai fotoni aumenti (spostamento verso la parte rossa dello spettro). L'effetto doppler è causato proprio dalla velocità di espansione del cosmo, che sottrae energia ai fotoni, e a qualsiasi altro tipo di radiazione. Quando si parla di temperatura del cosmo ci si riferisce proprio al livello energetico di questo fondo di fotoni che permea l'universo. Come vedi l'analogia con un gas regge sino adun certo punto.

Ciao

[damxxx]

Originariamente inviato da ominiverdi
... e' "assolutamente certo" e dimostrabile che l'entropia sta crescendo, e che il processo sia "irreversibile"?

Si, è assolutamente certo ke l'entropia è in aumento e sicuramente è anke irreversibile x le stesse ragioni x le quali è in aumento,

Il fatto è ke misurare l'entropoa è molto difficile, do una certa spiegazione di cosa sia in un post precedente (nn sn considerazioni mie ma riporto ciò ke ho letto su libri d eminenti scienziati) vorrei evitare di riscriverala inutilmente x cui t invito a leggert il mio post nella pagina precedente

posso sintetizzarti il tutto dicendoti ke l'entropia nn si basa su fondamenti matematici e teorici cm le altre leggi della termodinamica ma si basa su statistica, probabilità, esperienza e osservazione.
L'entropia TOTALE del'universo è in aumento mentre LOCALMENTE può anke essere in diminuzione
la certezza e "l'irreversibilità" della dell'aumento dell'entropia è dovuta al fatto ke c sn molte + le configurazioni in cui l'entropia aumenta ke le configurazioni in cui essa diminuisce, +semplicemente è più probabile ke essa aumenti + tosto ke diminuisca

[thotgor]

Originariamente inviato da dupa
Ma l'aumento del volume NON fa perdere energia se dall'altra parte non viene esercita alcuna pressione!!!!

L'aumento di volume fa perdere energia se sulla superficie di contorno esiste una pressione da contrastare.

Un gas ideale che si espande liberamente NON si raffredda
Un gas ideale che si espande producendo lavoro si raffredda.

Riguardo i gas reali, non saprei visto che nn ho studiato queste formule relative ai gas reali, se ho tempo riprendo in mano il libro di fisica tecnica e vi faccio sapere.

si ma rimane il fatto che all'interno dell'universo avvengono processi irreversibili... a cosa portano questi processi ireversibili? Ad un aumento dell'entropia, del disordine, di calore "perso" che non potrà mai essere utilizzato (vedi secondo principio della termodinamica!) : e dunque? Quel calore è perso, puff, energia che se ne va! (nel senso che non possiamo utilizzarla).

[ominiverdi]

Originariamente inviato da damxxx
Si, è assolutamente certo ke l'entropia è in aumento e sicuramente è anke irreversibile x le stesse ragioni x le quali è in aumento,

Il fatto è ke misurare l'entropoa è molto difficile, do una certa spiegazione di cosa sia in un post precedente (nn sn considerazioni mie ma riporto ciò ke ho letto su libri d eminenti scienziati) vorrei evitare di riscriverala inutilmente x cui t invito a leggert il mio post nella pagina precedente

posso sintetizzarti il tutto dicendoti ke l'entropia nn si basa su fondamenti matematici e teorici cm le altre leggi della termodinamica ma si basa su statistica, probabilità, esperienza e osservazione.
L'entropia TOTALE del'universo è in aumento mentre LOCALMENTE può anke essere in diminuzione
la certezza e "l'irreversibilità" della dell'aumento dell'entropia è dovuta al fatto ke c sn molte + le configurazioni in cui l'entropia aumenta ke le configurazioni in cui essa diminuisce, +semplicemente è più probabile ke essa aumenti + tosto ke diminuisca

ok thnx

[LASCO]

Originariamente inviato da damxxx
bisogna tener presente ke l'entropia è l'unica legge delle termodinamica ke si basa esclusivamente su dati statistici e probabilistici e su osservazioni dete dall'esperienza

Questo è vero per l'entropia di Boltzmann, ma non per l'entropia di Clausius.

infatti nn c'è nulla ke vieterebbe l'aumento dell'ordine in un sistema, faccio un esempio pratico: se prendo un recipiente lo divido in due parti uguali cn un divisorio, la parte destra la riempio di gas e la parte sinistra la lascio vuota, ci troviamo in una situazione di bassa entropia(molto ordine) se tolgo il divisorio il gas si espande, a causa dei movimenti delle molecole ed esse si disperdono in maniera disordinata sia nella parte destra ke nella parte sinistra del recipiente facendo aumentare l'entropia(molto disodine)ma nulla vieta ke in un dato tempo e per x un dato istante tt le molecole possano venire a trovarsi tt nella parte destra o tt nella parte sinistra del recipiete, x quanto possa essere difficile ciò teoricamente è possibile, ma questo nn avviene x il semplice fatto ke le cofigurazioni in cui il gas è disposto in maniera disordinata nel recipiente sn infinitamente maggiori delle possibili configurazioni in cui il gas è tt da una parte del recipiente.Questo spiega xkè l'entropia è sempre crescente, cioè xkè c sn molte più configurazioni "disordinate" rispetto alle configurazioni "ordinate" ed è quindi + facile ke sia il disordine a crescere.

Giusto, teorema del ritorno di Poincaré che può essere ottenuto sulla base della media di ensemble di Gibbs, ovvero sulla base di una formulazione probabilstica della meccanica statistica. In realtà la possibilità dell'aumento di entropia la si può vedere anche dalle fluttuazioni delle grandezze termodinamiche sfruttando la formula della probabilità di queste fluttuazioni a partire dall'entropia di Boltzmann. Oppure si può dedurre direttamente dal teorema H di Boltzmann.

Qui bisogna fare attenzione al fatto che l'universo può essere considerato come un sistema termodinamico al di fuori dell'equilibrio e l'entropia di Boltzmann coincide con quella di Clausius solo all'equilibrio.
Nella termodinamica al di fuori dell'equilibrio ancora non ci si mette d'accordo sul significato di entropia, addirittura potrebbe essere una grandezza non estensiva. All'entropia di equilibrio potrebbe corrispondere il calore fuori dall'equilibrio. La descrizione di metodi formali per affrontare lo studio di sistemi termodinamici al di fuori dell'equilibrio sfruttando quelli conosciuti per la termodinamica all'equilibrio è essenzialmente iniziata negli anni 90 e tutt'ora si studiano nuovi metodi.

Per quanto riguarda il discorso cosmologico, che poi è quello che interessa qui, non saprei

[gtr84]

Originariamente inviato da dupa
Secondo voi la crescita dell'entropia dell'universo è dovuta all'espansione dell'universo?

come ho detto in un altro thread, l'entropia è una grandezza che non può descrivere sistemi "grandi".
funzia solo con sistemi microscopici.

[LASCO]

Originariamente inviato da gtr84
come ho detto in un altro thread, l'entropia è una grandezza che non può descrivere sistemi "grandi".
funzia solo con sistemi microscopici.

A cosa ti riferisci? All'equilibrio le grandezze termodinamiche, variabili e funzioni di stato, sono ben definite, ovvero hanno fluttuazioni che tendono a zero, solo nel "limite termodinamico", ovvero nel limite di numero di particelle che tende all'infinito mantenendo la densità ad un valore costante. Le stesse transizioni di fase emergono da un punto di vista matematico, teoremi di Lee-Yang, solo nel limite termodinamico.
Se ti riferisci a questioni cosmologiche allora non saprei dire.

[gtr84]

mi riferisco alla differenza che c'è tra un sistema particellare, per esempio un recipiente contenente gas, e l'universo.
La colossale differenza sta nel fatto che mentre nel primo la forza di gravità si può trascurare, lo stesso non lo si può fare con l'universo.
Quindi se l'entropia descrive bene i sisstemi di tipo microscopico, non può descrivere sistemi di tipo macroscopico.

[LASCO]

Originariamente inviato da gtr84
mi riferisco alla differenza che c'è tra un sistema particellare, per esempio un recipiente contenente gas, e l'universo.
La colossale differenza sta nel fatto che mentre nel primo la forza di gravità si può trascurare, lo stesso non lo si può fare con l'universo.
Quindi se l'entropia descrive bene i sisstemi di tipo microscopico, non può descrivere sistemi di tipo macroscopico.

Questo non mi torna. Sono state eseguite verifiche sperimentali della seconda legge della termodinamica e della disuguaglianza di Clausius che stabilisce il comportamento dell'entropia su scala diciamo macroscopica, ad esempio osservando i moti termici della corona solare.

Poi e' vero che in un gas si puo' trascurare la gravita', ma si può anche considerarla ricavando così un sistema cosmologico a partire da leggi microscopiche.

[LittleLux]

Originariamente inviato da gtr84
mi riferisco alla differenza che c'è tra un sistema particellare, per esempio un recipiente contenente gas, e l'universo.
La colossale differenza sta nel fatto che mentre nel primo la forza di gravità si può trascurare, lo stesso non lo si può fare con l'universo.
Quindi se l'entropia descrive bene i sisstemi di tipo microscopico, non può descrivere sistemi di tipo macroscopico.

Purtroppo la gravità non è un buon mezzo per impedire all'entropia di aumentare. L'energia disponibile nell'universo per compiere lavoro sta lentamente diminuendo. E' un dato ampiamente dimostrato.

[Banus]

Originariamente inviato da LittleLux
Il fenomeno è correlato al fatto che il fondo di cui si parlava in realtà è composto di fotoni. Ad ogni fotone è associata una certa energia, cui corrisponde una determinata frequenza e lunghezza d'onda. All'espandersi dell'universo corrisponde una perdita di enrgia di questi fotoni, dovuta all'effetto doppler, che fa si che la lunghezza d'onda associata ai fotoni aumenti (spostamento verso la parte rossa dello spettro). L'effetto doppler è causato proprio dalla velocità di espansione del cosmo, che sottrae energia ai fotoni, e a qualsiasi altro tipo di radiazione.

Non è proprio esatto. La perdita di energia è dovuta all'espansione del cosmo, che "stira" le onde man manoche si propagano. Infatti si è rivelata una leggera distorsione della radiazione di fondo che corrisponde all'effetto doppler, ed è dovuta alla velocità della Terra rispetto all'universo osservabile.

Questo è vero per l'entropia di Boltzmann, ma non per l'entropia di Clausius.

Quando si parla di entropia in cosmologia si intende la definizione di Boltzmann. Infatti l'universo è tutt'altro che in equilibrio...

La gravità conta relativamente, e più per l'influenza sull'espansione. Come in un gas si trascurano le interazioni fra gli atomi, così in cosmologia si cosidera direttamente l'effetto della densità media, che alla fine è quella che determina il destino dell'universo (big chrunch o espansione infinita).

L'entropia dell'universo non ha fatto che aumentare dal Big Bang. Un maggior volume significa un maggior numero di stati possibili e quindi una maggiore entropia. La rapida espansione iniziale non ha permesso all'universo di rimanere in equilibrio e ora sta ancora lentamente raggiungendo l'equilibrio termodinamico. Man mano tutte le stelle si spegneranno, rimarranno solo buchi neri che evaporeranno fino a portare a un universo riempito di radiazione uniforme... ma i buchi neri evaporano in tempi mostruosamente alti (10^100 anni e oltre), inoltre finchè la radiazione di fondo è più calda della radiazione di evaporazione addirittura guadagnano massa... quindi il tempo non ci manca

[Cfranco]

Originariamente inviato da gtr84
mi riferisco alla differenza che c'è tra un sistema particellare, per esempio un recipiente contenente gas, e l'universo.
La colossale differenza sta nel fatto che mentre nel primo la forza di gravità si può trascurare, lo stesso non lo si può fare con l'universo.
Quindi se l'entropia descrive bene i sisstemi di tipo microscopico, non può descrivere sistemi di tipo macroscopico.

L' entropia comprende anche la forza gravitazionale , nei sistemi piccoli si puo` trascurare in quelli grandi no , quindi nei sistemi "grandi" si calcola in maniera diversa , ma le regole sottostanti sono ancora valide , tanto e` vero che si puo` persino misurare l`entropia di un buco nero .

Originariamente inviato da damxxx
Si, è assolutamente certo ke l'entropia è in aumento e sicuramente è anke irreversibile x le stesse ragioni x le quali è in aumento

Se persino Hawking ha dei dubbi in proposito direi che la certezza non e` troppo certa .
In effetti sono stati proposti scenari in cui esistono processi che aumentano "localmente" l' ordine , il fatto e` che anche se l' entropia cresce in totale non esiste un limite superiore per un universo infinito che si espande , potrebbe benissimo "diluirsi" in seguito all' espansione creando zone di bassa entropia , oddio , queste zone "localmente" a bassa entropia sarebbero diversi ordini di grandezza piu` grandi di tutto l' universo conosciuto , ma sono sempre piccolissime in rapporto all' infinito , una delle zone dove l' entropia e` bassissima sarebbe ovviamente dove siamo adesso .