Как тепло может превратиться в свет

Кто-нибудь может объяснить, как этот процесс согласуется со вторым законом термодинамики?

Закон Стефана-Больцмана.

Начну с идеально черного тела. Черные тела поглощают все поступающее излучение. Они также излучают излучение в зависимости от температуры. Пиковая частота и интенсивность увеличиваются с повышением температуры. Излучаемая мощность определяется [законом Стефана-Больцмана] (законом Стефана-Больцмана),$P=A\sigma T^4$, где$A$- площадь поверхности черного тела,$\sigma$- постоянная Стефана-Больцмана, а$T$это температура тела. Теперь поместим тело в пустое пространство, хорошо удаленное от любого другого излучающего объекта. Тело теряет энергию благодаря этому излучению и, следовательно, страдает от понижения температуры. Он также получает поступающую энергию от космического микроволнового фонового излучения. Баланс входящей и исходящей энергии, когда объект окончательно остывает до 2,73 Кельвина, температуры реликтового излучения.

Теперь давайте посмотрим на пару плоских пластин, каждая из которых представляет собой идеально белое тело (или идеальное зеркало) с одной стороны и совершенно черное тело с другой. Белые тела и идеальные зеркала не поглощают и не излучают тепловое излучение. Мы расположим тела так, чтобы их черные лица были обращены друг к другу. Такое расположение означает, что они не излучают в космос. Предположим, что пластины имеют разную температуру. По закону Стефана-Больцмана горячая пластина излучает больше энергии, чем холодная. Горячая плита остынет, а холодная нагреется. Процесс останавливается, когда обе пластины достигают одинаковой температуры.

Это были сферические коровы, но даже с реалистичными телами тепловое излучение всегда действует по второму закону.

Обновление:
я никогда не говорил, почему это последнее предложение имеет место. Объекты, приходящие в тепловое равновесие друг с другом, — это второй закон термодинамики в действии. Энтропия изолированной системы достигает своего максимального значения, когда все элементы системы находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Одно из многих утверждений второго закона состоит в том, что теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более теплому. Если тепло может течь между двумя объектами, то тепловой поток всегда будет идти от более теплого объекта к более холодному. Радиационная теплопередача — лишь один из многих механизмов, с помощью которых тепло самопроизвольно перетекает от более нагретого объекта к более холодному.

Тепло в контексте чего-то, что мы используем в повседневных разговорах, «излучающего тепло», — это термин, который мы часто используем для описания излучения определенной части электромагнитного спектра (а именно, инфракрасного спектра). По мере того, как вы начинаете вливать в объект все больше и больше энергии, электроны могут возбуждаться все больше и больше (это процесс поглощения фотонов), пока они не испустят фотон, чтобы вернуться в более низкое энергетическое состояние. По мере нагревания электрон может прыгать все дальше и дальше, пока, вернувшись в основное состояние, не испустит видимые (или УФ/рентгеновские) фотоны.

С точки зрения энтропии и второго закона, при освещении поверхности электрохимические процессы, происходящие в фонарике, приводят к большему количеству энтропии, поскольку химические концентрации элементов батареи увеличивают количество микросостояний. То же самое можно сказать и о том, что управляет излучением света от вашего источника. Когда энергия излучается с поверхности, тепло перетекает от горячего источника к более холодному, увеличивая количество потенциальных состояний (множественность) и, следовательно, энтропию всей системы. На протяжении всего процесса энтропия имеет чистое увеличение, если вы наблюдаете за всей системой.