Energiomvandlingar är viktiga för oss, eftersom vi blivit beroende av maskiner som utför nyttigt arbete: bilmotorer, tvättmaskiner, pumpar och så vidare. Ingen av dessa maskiner förbrukar energi, utan omvandlar energi från en form till en annan.

Vissa energiomvandlingar sker naturligt. Den kemiska energin i ved kan omvandlas till värme från en eldstad, men inte omvänt. Hur länge du än väntar, kommer du aldrig att få se att askan i en slocknad eldstad tar emot värme från omgivningen och skapar den ved som vi började med att bränna.

När veden har brunnit upp har dess beståndsdelar spritts ut i omgivningen som aska, koldioxid, vattenånga och termisk energi. Oordningen i världen har ökat efter att veden brann upp. Ett annat namn på oordning är entropi.

Allt liv, alla processer, handlar om energiomvandlingar som leder till att universums entropi ökar. Energin i sådana kedjor av energiomvandlingar går från hög kvalitet mot lägre.

Högvärdig och lågvärdig energi

När ett system har högvärdig energi, råder en hög grad av ordning i systemet. När ett system har lågvärdig energi, råder en hög grad av oordning i systemet.

Ju lägre temperatur ett ämne har, desto lägre kvalitet har den termiska energin. Men även om energikvaliteten är låg, är termisk energi nyttig för uppvärmning.

#7.30# En mystisk maskin driver ett fartyg framåt genom att omvandla termisk energi från havet till nyttigt arbete. Den bryter mot termofysikens andra lag. En sådan maskin är alltså inte möjlig.

När vi omvandlar eller "använder" energi, övergår alltid något av energin till en mer lågvärdig form. Därmed blir energikvaliteten lägre. Samtidigt blir en mindre del av energin tillgänglig för arbete. När den elektriska degblandaren har blandat en deg, har en del av energin övergått till onyttig termisk energi. Det är därför vi måste betala för energi, trots att energin bevaras. Sådana erfarenheter kan samlas i denna formulering av termofysikens andra lag:

Termofysikens andra lag

Det gäller alltså att spara på den högvärdiga energin!

När vi använder energi övergår således mikroskopisk ordning i oordning. Det betyder att graden av oordning i universum hela tiden ökar. Allt som sker i universum, reducerar den totala energikvaliteten. Någon fysiker har sagt att universum går mot en "värmedöd". Till sist slutar energin som oordnad termisk energi, överallt samma, och därför oanvändbar till att utföra arbete.

Motströmsprincipen

Det sägs att hälften av luften i en bostad bör bytas varje timme. Det kan ske enligt den så kallade motströmsprincipen. Då låter vi den varma luften som strömmar ut, värma upp den kalla luften som strömmar in.

Motströmsprincipen är vanlig i naturen. Har du funderat på hur änder har det med benen när de står på iskanten? Om blodet som strömmar ner i benen hade varit kroppsvarmt, så skulle benen ge ifrån sig mycket mer värme än de faktiskt gör. Blodet som strömmar ner i andbenen, avkyls av blodet som strömmar upp från andbenen. På så sätt slipper änderna att slösa med energin.