7.3: القانون الثاني للديناميكا الحرارية

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن القصور الحراري ، أو مقدار الاضطراب في نظام ما ، يزداد في كل مرة يتم فيها نقل الطاقة أو تحويلها. ينتج عن كل نقل للطاقة كمية معينة من الطاقة يتم فقدها _ عادة في شكل حرارة _ مما يزيد من اضطراب البيئة المحيطة. يمكن أيضاً توضيح ذلك في شبكة طعام الكلاسيكية. تحصد الحيوانات العاشبة الطاقة الكيميائية من النباتات وتطلق الحرارة وثاني أكسيد الكربون في البيئة. تحصد آكلات اللحوم الطاقة الكيميائية التي تنتجها الحيوانات العاشبة _ مع جزء بسيط منها يمثل الطاقة المشعة الأصلية من الشمس _ كما تطلق الطاقة الحرارية مع ثاني أكسيد الكربون في محيطها. نتيجة لذلك ، سببت الطاقة الحرارية والمنتجات الأيضية الثانوية الأخرى التي يتم إطلاقها في كل مرحلة من مراحل الشبكة الغذائية زيادة قصورها الحراري.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن القصور الحراري ، أو مقدار الاضطراب في نظام ما ، يزداد في كل مرة يتم فيها نقل الطاقة أو تحويلها. في كل عملية نقل للطاقة ، يتم فقد قدر معين من الطاقة بشكل غير صالح للاستعمال _ عادة في شكل حرارة. يمكن لهذه الطاقة الحرارية أن تزيد مؤقتاً من سرعة الجزيئات التي تواجهها. على هذا النحو ، كلما زادت الطاقة التي يفقدها النظام في محيطه ، قل ترتيبها وزادت عشوائيتها.

على غرار القانون الأول للديناميكا الحرارية ، يمكن أيضاً عرض القانون الثاني للديناميكا الحرارية داخل شبكة غذائية كلاسيكية. عندما يتلقى المنتجون الأوليون ، مثل النباتات ، الطاقة من الشمس ويصنعون الطعام ، تتحول كمية صغيرة إلى طاقة حرارية غير قابلة للاستخدام ويتم إطلاقها مع الأكسجين في البيئة.

عندما يحصد المستهلكون الأساسيون ، مثل آكلي العشب ، الطاقة الكيميائية من النباتات ، فإنهم يطلقون أيضاً كمية صغيرة من الطاقة الحرارية إلى جانب ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الغذائي. تحصد آكلات اللحوم الطاقة الكيميائية التي تنتجها الحيوانات العاشبة _ مع جزء بسيط منها يمثل الطاقة المشعة الأصلية من الشمس _ كما تطلق الطاقة الحرارية مع ثاني أكسيد الكربون في محيطها. وبالتالي ، فإن الطاقة الحرارية المنبعثة وغيرها من المنتجات الأيضية الثانوية قد زادت من القصور الحراري داخل شبكة الغذاء.

القانون الثاني في الديناميكية الحرارية يمكن شرحه باستخدام السلسلة الغذائية التقليدية. وهو ينص على أن القصور الحراري،وهو مقدار الاعتلال بالنظام يزداد في كل مرة يتم فيها نقل أو تحويل الطاقة. فعندما يستقبل المُنتِج الأولي طاقة من الشمس ومن ثم يقوم بتصنيع الغذاء،فعندها تتحول كمية صغيرة من الطاقة إلي طاقة حرارية لا يمكن استعمالها،والتي يتم اطلاقها بالإضافة للأكسجين إلى البيئة.

ولكن عندما يحصل المستهلك الأولي على طاقة كميائية من النباتات فهو يطلق كمية صغيرة من الطاقة الحرارية بجانب ثاني أكسجين الكربون في أثناء عملية الأيض. وأخِيراًعلى مستوي المفترس،فإنه لايتبقي للإستخدام سوى جزء بسيط من الطاقة التي تم حصدها من الشمس عند البداية. الطاقة الحرارية المنبعثة وباقي منتجات عملية الأيض تكون بذلك قد أدت إلى زيادة في القصور الحراري بالنظام.