В замкнутой системе закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия не может увеличиваться или уменьшаться — она может лишь преобразовываться из одной формы в другую (например, из кинетической в потенциальную) и передаваться между различными частями системы. Это основа многих физических законов, включая закон сохранения массы-энергии.

Однако распределение энергии в системе может изменяться, что связано с концепцией энтропии и вторым началом термодинамики. Энтропия — это мера беспорядка или неопределенности в системе. В замкнутой системе, когда происходит спонтанное изменение состояния (например, теплопередача, химическая реакция или другие процессы), распределение энергии становится более равномерным. Это приводит к увеличению беспорядка и, соответственно, к увеличению энтропии.

Рост энтропии в замкнутых системах можно объяснить несколькими факторами:

Тепловое равновесие: При теплопередаче молекулы с более высокой энергией передают часть своей энергии менее энергичным молекулам, пока температура не уравновесится. Это приводит к более равномерному распределению энергии.

Статистическая природа: Состояния системы могут быть более или менее вероятны. Вероятность того, что система находится в высокоорганизованном состоянии, гораздо ниже, чем вероятность того, что она окажется в более хаотичном состоянии с выше наведенной энтропией. Поэтому со временем системы стремятся к состояниям с высокой энтропией.

Ирреверсивные процессы: Многие физические процессы, происходящие в замкнутых системах, являются необратимыми, что также приводит к увеличению энтропии. Например, смешение газов или растворов всегда увеличивает энтропию, поскольку энергия становится распределенной более равномерно.

В итоге, в замкнутой системе энергия сохраняется, но её распределение меняется, что увеличивает беспорядок и ведет к росту энтропии. Это явление иллюстрирует глубокую связь между энергией, порядком и статистикой, что является основополагающим в термодинамике и физике в целом.