Tõepoolest oleks hea, kui toas eralduks mingil viisil soe õhk iseenesest kuidagi selliselt, et ühes toanurgas on 60 kraadi ja ülejäänud toas mõnusalt 20 kraadi. Termodünaamika II seaduse (või printsiibi) kohaselt muutub aga süsteem iseeneslikult selles suunas, et kogu toas oleks ühtlaselt ühesugune temperatuur.

Muidugi on võimalik nii, et see soojus või täpsemalt seda soojust kandvad õhu molekulid, jagunevad ümber nii, nagu algselt soovitud (60 vs 20 kraadi). Selleks tuleb aga teha tööd, sest see ei ole iseeneslikult toimuva protsessi suund. Igapäevaselt teeks seda tööd konditsioneer või külmkapp.

Tõsi, sellelgi juhul peaks kõrgema temperatuuriga õhk ja madalama temperatuuriga õhk olema füüsilise piirdega eraldatud. Muidu hakkavad need ikka aegamisi segunema. Nii pole kasu näiteks avatud uksega külmkapist – jahutades õhku toa ühes osas soojendab see sellele vastavalt seda teises osas. Lisaks toimub soojendamine selle arvelt, et elektrivoolu tööd läheb ka õhu soojendamiseks.

Soojus elektrienergiaks?

Otse soojuse arvelt elektrienergiat teha ei saa. Kuid kui on olemas kaks erineva temperatuuriga keha – olgu näiteks toas 30 kraadi ja kusagil maa alla temperatuur 15 kraadi, siis nende erinevuse arvelt saaks. Kokkuvõttes peaks see tõepoolest vähendama ka toa temperatuuri.

Selleks on vaja kahest erinevast, spetsiaalsest sulamist juhtmepaari ehk termopaari, mille üks ühenduskoht on soojas, teine jahedas. Nõnda genereeritaksegi nn termoelekter. Tõsi, sellises juhtmepaaris genereeritav vool on nii nõrk, et see on vaevu märgatav ja sellest ei saaks LED-lampigi põlema. Seetõttu termopaarid praktiliseks elektrienergiatootmiseks ei sobi, aga seda efekti kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks küll.

Mikromaailma võlud

Mõne aasta eest pandi otse soojusest elektrit tootma mikroskoopiline nn Maxwelli deemon. See, mis on võimalik mikroskoopilisel tasandil, ei ole aga võimalik makrotasandil.

Oletame, et meil on 100 molekuli ja kui need alguses liikusid ühesuguste kiirustega (ühesugused energiad), siis pärast korduvaid põrkeid jaguneb energia selliselt ümber, et mõne molekuli kiirus on peaaegu null ja mõnel väga suur. Enamik, suurem osa on n-ö keskmise või täpsemalt tõenäolisema kiirusega.

On võimalik et juhuslikult tekib olukord, kus nt 20 suurema kiirusega osakest on juhuslikult ühte kohta kogunenud ja ülejäänud ruum on madalama kiirusega osakeste poolt hõivatud. See on võimalik, kuigi väikese tõenäosusega. Kui osakesi on 1000, siis selline tõenäosus väheneks oluliselt. Kui arvestada, et näiteks 29 grammis õhus on 6*10²³ osakest, siis on selline iseeneslik ümberjagunemine üsna lootusetu ehk ebatõenäoline.

Kasutasin siinkohal termineid suurem ja väiksem kiirus või energia, mitte temperatuur, sest temperatuur iseloomustab suure hulga osakeste keskmist kineetilist energiat. Ühe osakese puhul ei saa rääkida sellest, et sel oleks mingi temperatuur.