Když necháte někde ležet kus chleba, časem ztvrdne. Pohozené chipsy ale naopak změknou. Proč se chovají rozdílně? (délka blogu 3 min.)
Určitě to znáte. Necháte někde ležet nezabalený chléb - a za pár dní je tvrdý. Když ale rozbalíte chipsy nebo slané tyčinky, po několika dnech nejen že neztvrdly - naopak. Změkly a zhadrovatěly. Proč se oba druhy pečiva chovají rozdílně?
Entropie a zákony vesmíru
Může za to - jak jinak fyzika. A tentokrát za to může samotná esence našeho vesmíru, základní zákon, definující jeho stav. Procesy, které ve vesmíru probíhají, se snaží změnit uspořádaný stav na neuspořádaný. Definice entropie je komplikovaná. Je to proto, že její podstata zasahuje do nejrůznějších oblastí fyziky. A tak najdeme následky zásadního chování vesmíru i v různých částech fyziky. Při popisu procesů, vykonávajících práci nebo ve statistice, teorii informace nebo v termodynamice.
Entropie ale jde popsat i jednoduše. Dobrým příkladem chování vesmíru a jeho touhy neustále svou entropii zvyšovat - je pivo. Čerstvě natočená sklenice piva obsahuje nejen tekutinu, ale také pěnu. Molekuly v ní mají proto omezené pole působnosti. Některé z nich mají povoleno být v tekutině, jiné pouze v pěně - a tam se navíc nacházejí jen v tenkých slupkách kolem bublinek CO2.
Protože ale vesmír trvá na tom, že uspořádané stavy (tekutina a pěna) nejsou stálé - pěna spadne a změní se zpátky na tekutinu. Entropie vzroste přesně tak, jak to vyžaduje vesmír.
Ten je vlastně silně nespokojeným systémem. Bude šťastný až tehdy, když budou všechny jeho součásti rozloženy úplně pravidelně a budou mít identické vlastnosti.
Chleba a zákony vesmíru
Projevuje se to i u chleba a (například) slaných tyčinek. Čerstvě upečený chleba obsahuje kolem 40 % vody. Většina se jí nachází ve střídce, zatímco kůrka je po upečení křupavá a vysušená. Po vychladnutí se snaží obsah vody ve střídce a v kůrce vyrovnat. To se děje proto, že se kvůli výše zmiňovanému přírodnímu principu snaží částice z oblasti, kde je jich nadbytek, přemístit do oblasti, kde je jich nedostatek. Uspořádaný stav, kdy uvnitř bochníku chleba je určité množství vody a jeho kůrka je suchá - je proti přírodě.
Postupně se pak obsah vody ve střídce a kůrce vyrovná - kůrka zvlhne a ztratí svou původní křupavost. To ale bohužel není všechno. Z kůrky se totiž voda může vypařovat do vzduchu - a to se děje tak dlouho, dokud bochník chleba nevyschne. Ztráta vody navíc probíhá nejen vypařováním - voda se také zabudovává do struktury některých molekul v chlebové hmotě. Výsledkem je vyschlý a tvrdý bochník.
Slané tyčinky a zákony vesmíru
I když se to zdá být na první pohled nelogické, stejný vesmírný zákon se stará také o to, aby obsah balíčku s chipsy nebo slanými tyčinkami po otevření časem zvlhl.
Slané mlsky obsahují jen velice málo vody. Poté, co otevřete plastový obal, začnou čilé změny. Molekuly vody, obsažené ve vzduchu (který je vlhčí), se snaží dostat do výrobku - a daří se jim to tím lépe, čím je slanější. Sůl je totiž hygroskopická a vodu přitahuje.
Chléb tedy tvrdne ze stejného důvodu, kvůli kterému “hadrovatí” chipsy. Vesmír se snaží vyrovnat nerovnovážný stav. A prokazuje přitom obdivuhodnou trpělivost…
