Termilise tasakaalu saavutamise ajal suureneb süsteemi summaarne entroopia (S) kuni saavutab maksimaalse väärtuse, misjärel süsteem siseneb stabiilsesse termilise tasakaalu olekusse. See protsess on spontaanne ja pöördumatu ning selle põhiliseks liikumapanevaks jõuks on entroopia suurenemise põhimõte-, mis on termodünaamika teise seaduse otsene ilming.
Saate sellest aru järgmiselt: kui kaks erineva temperatuuriga objekti puutuvad kokku, voolab soojus kõrgema-temperatuuriga objektilt madalama temperatuuriga objektile. See protsess muudab energiajaotuse ühtlasemaks ja süsteemi korratumaks, suurendades seega koguentroopiat. Kui temperatuurid on võrdsed, ei ole enam puhast soojusvoogu, süsteemi makroskoopiline olek on stabiilne ja entroopia saavutab selle tingimuse korral oma maksimaalse väärtuse, see tähendab, et entroopia enam ei muutu (ΔS=0).
Entroopia muutumise põhipunktid termilise tasakaalu ajal:
Protsessi algfaasis: Entroopia kasvab kiiresti. Mida suurem on temperatuuride erinevus ja intensiivsem soojusvoog, seda olulisem on entroopia suurenemine. Näiteks tüki punase-kuuma metalli viskamine külma vette tekitab koheselt suure hulga auru ja soojuse segunemist, mis on entroopia vägivaldne suurenemine.
Tasakaalule lähenemine: entroopia suurenemise kiirus aeglustub
Temperatuuride erinevuse vähenedes väheneb soojusülekande kiirus ja entroopia suurenemine ühtlustub, lähenedes lõpuks nullile.
Tasakaalu saavutamine: entroopia on maksimumis ja süsteem on stabiilne
Sel hetkel on süsteem makroskoopiliselt staatilises olekus, kuid mikroskoopilised osakesed on endiselt liikumises{0}}see on dünaamiline tasakaal. Kuigi soojus enam ei voola, on entroopia jõudnud oma piirini ega saa enam spontaanselt suureneda.
Entroopia ei vähene isoleeritud süsteemides kunagi
Kui kogu süsteemil puudub energiavahetus välismaailmaga (näiteks suletud isoleeritud konteineris), siis kogu entroopia ainult suureneb ega vähene kunagi. Seetõttu on võimatu "kuum kohv automaatselt kuumeneda",{1}}mis tähendaks entroopia vähenemist, rikkudes loodusseadusi.
Intuitiivne analoogia: tint langeb seisvasse vette
Kujutage ette, et tinditilk langeb seisvasse vette:
Algmoment: Tint on kontsentreeritud, süsteem on korrastatud → Madal entroopia
Difusiooniprotsess: tint hajub spontaanselt, muutudes üha ühtlasemaks → Suurenenud entroopia
Lõppseisund: täielikult segunenud, ühtlane värv → Maksimaalne entroopia, saavutab tasakaalu
See vastab ideaalselt termilise tasakaalu protsessile: temperatuuride erinevus on nagu kontsentratsiooni erinevus, soojusülekanne on nagu molekulaarne difusioon, mis mõlemad viivad lõpuks maksimaalse häireni.
