¿Cómo puede el calor convertirse en luz?

¿Alguien podría explicar cómo este proceso cumple con la segunda ley de la termodinámica?

La ley de Stefan-Boltzmann.

Comenzaré con un cuerpo negro ideal. Los cuerpos negros absorben toda la radiación entrante. También emiten radiación en función de la temperatura. La frecuencia máxima y la intensidad aumentan a medida que aumenta la temperatura. La potencia emitida viene dada por la [ley de Stefan-Boltzmann](ley de Stefan-Boltzmann),$P=A\sigma T^4$, dónde$A$es el área de superficie del cuerpo negro,$\sigma$es la constante de Stefan-Boltzmann, y$T$es la temperatura del cuerpo. Ahora pongamos el cuerpo en un espacio vacío, bien alejado de cualquier otro objeto radiante. El cuerpo pierde energía gracias a esta radiación y por lo tanto sufre un descenso de temperatura. También recibe energía entrante de la radiación de fondo de microondas cósmica. El balance de energía entrante y saliente cuando el objeto finalmente se enfría a 2,73 Kelvin, la temperatura de la CMBR.

Ahora veamos un par de placas planas, cada una de las cuales es un cuerpo blanco perfecto (o espejo perfecto) en una cara, y un cuerpo negro perfecto en la otra. Los cuerpos blancos y los espejos perfectos no absorben ni emiten radiación térmica. Acomodaremos los cuerpos de modo que las caras de sus cuerpos negros estén una frente a la otra. Este arreglo significa que no están irradiando hacia el espacio. Supongamos que las placas tienen diferentes temperaturas. Según la ley de Stefan-Boltzmann, la placa caliente irradiará más energía que la placa fría. La placa caliente se enfriará y la placa fría se calentará. El proceso se detiene cuando las dos placas están a la misma temperatura.

Esas eran vacas esféricas, pero incluso con cuerpos realistas, la radiación térmica siempre opera de acuerdo con la segunda ley.

Actualización:
nunca dije por qué esa oración final es el caso. Los objetos que entran en equilibrio térmico entre sí es la segunda ley de la termodinámica en acción. La entropía de un sistema aislado alcanza su valor máximo cuando todos los elementos del sistema están en equilibrio térmico entre sí.

Uno de los muchos enunciados de la segunda ley es que el calor no puede fluir espontáneamente de un cuerpo más frío a uno más caliente. Si el calor puede fluir entre dos objetos, el flujo de calor siempre será del objeto más caliente al más frío. La transferencia de calor por radiación es solo uno de los muchos mecanismos por los cuales el calor fluye espontáneamente de un objeto más caliente a un objeto más frío.

El calor, en el contexto de algo que "desprende calor" que usamos en las conversaciones cotidianas, es un término que usamos a menudo para describir la emisión de una parte específica del espectro electromagnético (a saber, el espectro infrarrojo). A medida que comienza a verter más y más energía en un objeto, los electrones pueden excitarse más y más (que es el proceso de absorción de fotones), hasta que emiten un fotón para volver a un estado de menor energía. A medida que se calienta, el electrón puede saltar más y más hasta que, cuando regresa al estado fundamental, emite fotones visibles (o UV/rayos X).

En términos de entropía y la segunda ley, al iluminar una superficie, los procesos electroquímicos que ocurren en la linterna resultan en una mayor cantidad de entropía ya que las concentraciones químicas de las celdas de la batería aumentan en el número de microestados. Lo mismo ocurriría con lo que sea que esté impulsando la emisión de luz de su fuente. Cuando la energía se emite desde la superficie, el calor fluye de una fuente caliente a una más fría, lo que aumenta el número de estados potenciales (multiplicidad) y, por lo tanto, la entropía de todo el sistema. A lo largo de todo el proceso, la entropía tiene un aumento neto si observa todo el sistema.