Entropi adalah ... Konsep entropi. Entropi standard

Entropy adalah perkataan yang banyak didengar, tetapi hanya sedikit orang yang memahami. Dan kita harus mengakui bahawa benar-benar sukar untuk memahami sepenuhnya intipati fenomena ini. Walau bagaimanapun, ini tidak perlu menakutkan kita. Kebanyakan dari apa yang mengelilingi kita, kita, sebenarnya, hanya boleh dijelaskan secara dangkal. Dan kita tidak bercakap mengenai persepsi atau pengetahuan tentang individu tertentu. Tidak, tidak. Kita bercakap mengenai keseluruhan pengetahuan saintifik yang ada pada manusia.

Jurang serius tidak hanya wujud dalam pengetahuan tentang skala galaksi, contohnya, mengenai soalan-soalan mengenai lubang hitam dan lubang cacing, tetapi juga dalam apa yang mengelilingi kita secara berterusan. Sebagai contoh, masih ada perselisihan tentang cahaya fizikal. Dan siapa yang boleh meletakkan konsep masa? Terdapat banyak soalan seperti itu. Tetapi dalam artikel ini kita akan membincangkan entropi. Selama bertahun-tahun saintis telah menentang konsep "entropi". Kimia dan fizik teruskan dalam kajian fenomena misteri ini . Kami akan cuba untuk mengetahui apa yang telah diketahui sekarang.

Pengenalan konsep dalam komuniti saintifik

Buat kali pertama, konsep entropi dalam persekitaran pakar diperkenalkan oleh ahli matematik terkemuka Jerman, Rudolf Julius Emmanuel Clausius. Secara ringkas, saintis memutuskan untuk mencari tahu di mana tenaga itu pergi. Dalam erti kata apa? Untuk ilustrasi, janganlah beralih kepada banyak eksperimen dan kesimpulan rumit ahli matematik, tetapi buat contoh yang lebih biasa kepada kita dalam kehidupan seharian.

Anda harus sedar bahawa apabila anda mengecas, katakan, bateri telefon bimbit, jumlah tenaga yang terkumpul di dalam bateri akan kurang daripada kuasa sebenar yang diterima daripada rangkaian. Terdapat kerugian tertentu. Dan dalam kehidupan seharian kita digunakan untuk itu. Tetapi hakikatnya, kerugian serupa berlaku dalam sistem tertutup yang lain. Dan bagi pakar fizik-ahli matematik ini sudah menjadi masalah serius. Rudolph Clausius mengkaji soalan ini.

Akibatnya, dia mengeluarkan kenyataan yang paling aneh. Jika kita, sekali lagi, menghapus terminologi yang rumit, ia akan mengurangkan fakta bahawa entropi adalah perbezaan antara ideal dan proses sebenar.

Bayangkan anda memiliki kedai. Dan anda mendapat bawah 100 kilogram grapefruit dengan harga 10 tugrik per kilogram. Meletakkan markup sebanyak 2 tugrik setiap kilo, anda akan menerima 1200 tunggakan sebagai hasil daripada jualan, berikan jumlah yang dipersetujui kepada pembekal dan biarkan keuntungan dua ratus tugrik.

Oleh itu, ia adalah gambaran mengenai proses yang ideal. Dan mana-mana pedagang tahu bahawa pada masa semua grapefruits dijual, mereka akan dapat mengecut sebanyak 15 peratus. Dan 20 peratus akan reput, dan mereka akan dihapuskan. Tetapi ini adalah proses yang sebenar.

Jadi, konsep entropi, yang diperkenalkan ke dalam persekitaran matematik oleh Rudolf Clausius, ditakrifkan sebagai penyambungan sistem di mana peningkatan entropi bergantung pada nisbah suhu sistem kepada nilai sifar mutlak. Malah, ia menunjukkan nilai tenaga sisa (hilang).

Ukuran kekacauan

Masih ada kemungkinan dengan keyakinan untuk menegaskan bahawa entropi adalah ukuran kekacauan. Iaitu, jika kita mengambil sebagai model sistem tertutup bilik pelajar sekolah biasa, maka pakaian seragam sekolah yang belum dibersihkan akan mencirikan beberapa entropi. Tetapi kepentingannya dalam keadaan ini akan menjadi kecil. Tetapi jika sebagai tambahan kepada mainan penyebaran ini, membawa popcorn dari dapur (secara semulajadi, menjatuhkan sedikit) dan meninggalkan semua buku teks dalam kekacauan di atas meja, maka entropi sistem (dan dalam kes ini - bilik ini) akan meningkat dengan ketara.

Perkara Kompleks

Entropi perkara adalah proses yang sangat kompleks untuk menerangkan. Ramai saintis sepanjang abad yang lalu telah menyumbang kepada kajian mekanisme kerja. Dan konsep entropi digunakan bukan sahaja oleh matematik dan fizik. Ia juga mengambil tempat yang sepatutnya dalam kimia. Dan beberapa tukang dengan bantuannya menjelaskan bahkan proses psikologi dalam hubungan antara orang. Marilah kita mengesan perbezaan dalam rumusan tiga ahli fizik. Setiap daripada mereka mendedahkan entropi di sisi lain, dan keseluruhannya akan membantu kita membuat gambaran yang lebih holistik untuk diri kita sendiri.

Kenyataan Clausius

Proses pemindahan haba dari badan dengan suhu yang lebih rendah ke tubuh dengan suhu yang lebih tinggi adalah mustahil.

Ia tidak sukar untuk mengesahkan postulat ini. Anda tidak boleh, dengan tangan yang sejuk, hangat, katakan, anjing kecil beku, tidak kira betapa anda ingin membantunya. Oleh itu, anda perlu memasukkannya ke dalam pangkuan anda, di mana suhu lebih tinggi dari pada saat ini.

Kenyataan Thomson

Proses tidak mustahil, hasilnya akan menjadi prestasi kerja kerana haba yang diambil dari satu badan tertentu.

Dan jika ia sangat mudah, ia bermakna bahawa fizikal mustahil untuk membina sebuah mesin pergerakan kekal. Entropi sistem tertutup tidak akan dibenarkan.

Kenyataan Boltzmann

Entropi tidak dapat dikurangkan dalam sistem tertutup, iaitu, pada mereka yang tidak menerima suapan tenaga luaran.

Perumusan ini menggoncang kepercayaan para penyembah teori teori evolusi dan membuat mereka serius memikirkan kewujudan alam semesta Pencipta yang munasabah. Mengapa?

Kerana secara lalai dalam entropi sistem tertutup sentiasa meningkat. Jadi, keadaan huru-hara semakin teruk. Ia hanya boleh dikurangkan melalui bekalan tenaga luaran. Dan undang-undang ini kita perhatikan setiap hari. Jika anda tidak menjaga taman, rumah, kereta, dan lain-lain, mereka hanya akan menjadi tidak bernilai.

Di megastases, alam semesta kita juga merupakan sistem tertutup. Dan saintis menyimpulkan bahawa kewujudan kita mesti memberi kesaksian bahawa dari suatu tempat tenaga luaran ini bertenaga. Oleh itu, hari ini tiada siapa yang terkejut bahawa ahli astrofizik percaya kepada Tuhan.

Anak panah masa

Satu lagi ilustrasi entropi yang sangat pintar boleh diwakili dalam bentuk panah masa. Iaitu, menunjukkan entropi, di mana arah prosesnya akan bergerak secara fizikal.

Sesungguhnya, tidak mungkin mengetahui mengenai pemecatan tukang kebun itu, anda akan menjangkakan bahawa wilayah yang dia jawab akan lebih tepat dan rapi. Sebaliknya - jika anda tidak menyewa pekerja lain, selepas beberapa waktu bahkan taman yang paling indah akan datang ke desolation.

Entropi dalam Kimia

Dalam disiplin entropi "Kimia" adalah penunjuk penting. Dalam sesetengah kes, kepentingannya memberi kesan kepada tindak balas kimia.

Siapa yang tidak melihat bingkai dari filem ciri, di mana para wira dengan hati-hati memindahkan bekas dengan nitrogliserin, kerana takut mencetuskan letupan oleh pergerakan tajam yang tidak sengaja? Ini adalah bantuan visual kepada prinsip tindakan entropi dalam bahan kimia. Sekiranya penunjuknya mencapai tahap kritikal, maka tindak balas akan bermula, akibatnya letupan berlaku.

Perintah gangguan

Kebanyakan berpendapat bahawa entropi adalah keinginan untuk huru-hara. Secara umum, perkataan "entropi" bermaksud transformasi atau putaran. Kami telah mengatakan bahawa ia menyifatkan tindakan itu. Sangat menarik dalam konteks ini adalah entropi gas. Mari cuba bayangkan bagaimana ia berlaku.

Kami mengambil sistem tertutup yang terdiri daripada dua tangki yang berkaitan, masing-masing mengandungi gas. Tekanan dalam bekas, sehingga mereka rapat dengan satu sama lain, berbeza. Bayangkan apa yang berlaku di peringkat molekul, apabila ia disambungkan.

Orang ramai molekul, yang berada di bawah tekanan yang lebih kuat, segera bergegas ke saudara-saudaranya, yang sebelumnya telah bebas. Oleh itu, mereka meningkatkan tekanan di sana. Ini boleh dibandingkan dengan bagaimana air di bilik mandi bercambah. Berjalan di satu pihak, dia segera bergegas ke arah yang lain. Begitu juga dengan molekul kita. Dan dalam sistem terpencil kami yang ideal dari pengaruh luaran, mereka akan ditolak sehingga keseimbangan sempurna dibentuk dalam jumlah keseluruhan. Dan sekarang, apabila terdapat ruang yang sama di sekeliling setiap molekul sebagai jiran, semuanya akan tenang. Dan ini akan menjadi entropi tertinggi dalam kimia. Ternyata dan transformasi akan terhenti.

Entropi standard

Para saintis tidak melepaskan percubaan untuk memerintahkan dan mengklasifikasikan gangguan walaupun. Oleh kerana nilai entropi bergantung pada set syarat-syarat pengendali, konsep "entropi piawai" diperkenalkan. Nilai piawaian ini diringkaskan dalam jadual khas supaya dapat dilakukan dengan mudah pengiraan dan menyelesaikan pelbagai masalah yang diterapkan.

Secara lalai, nilai entropi standard dipertimbangkan di bawah keadaan tekanan satu atmosfera dan suhu 25 darjah Celcius. Dengan peningkatan suhu, penunjuk ini juga semakin meningkat.

Kod dan ciphers

Terdapat juga entropi maklumat. Ia direka untuk membantu menyandikan mesej yang disulitkan. Berkenaan dengan maklumat, entropi adalah nilai kemungkinan kebarangkalian maklumat. Dan jika dalam bahasa yang sangat mudah, maka ini adalah betapa mudahnya untuk memecahkan cipher yang dipintas.

Bagaimana ia berfungsi? Pada pandangan pertama, nampaknya tanpa beberapa data asas, seseorang tidak dapat memahami mesej berkod. Tetapi ini tidak benar. Di sini kebarangkalian mula bermain.

Bayangkan halaman dengan mesej yang disulitkan. Anda tahu bahawa bahasa Rusia telah digunakan, tetapi watak-wataknya sama sekali tidak dikenali. Di mana untuk bermula? Fikirkan: apakah kebarangkalian bahawa pada halaman ini huruf "ъ" akan bertemu? Dan peluang untuk tersandung pada huruf "o"? Sistem yang anda faham. Simbol-simbol yang paling kerap berlaku (dan paling jarang - ini juga merupakan petunjuk penting) dikira, dan dibandingkan dengan keunikan bahasa yang di dalamnya mesej itu disusun.

Di samping itu, terdapat kerap, dan dalam beberapa bahasa, huruf yang tidak dapat digunakan. Pengetahuan ini juga digunakan untuk menguraikan. Dengan cara ini, ini adalah kaedah yang digunakan oleh Sherlock Holmes yang terkenal dalam kisah "Menari Lelaki". Kod telah retak dengan cara yang sama pada malam Perang Dunia Kedua.

Dan entropi maklumat direka untuk meningkatkan kebolehpercayaan pengekodan. Terima kasih kepada formula yang diperoleh, ahli matematik boleh menganalisis dan memperbaiki pilihan yang ditawarkan oleh ciphers.

Sambungan dengan perkara gelap

Teori yang hanya menunggu pengesahan mereka, banyak sekali. Salah satunya menghubungkan fenomena entropi dengan perkara gelap yang baru-baru ini ditemui . Ia mengatakan bahawa tenaga yang hilang hanya berubah menjadi gelap. Para astronom mengakui bahawa dalam alam semesta kita hanya 4 peratus jatuh pada perkara yang diketahui oleh kami. Dan selebihnya 96 peratus tidak dikaji pada masa ini - gelap.

Nama ini diterima kerana ia tidak berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik dan tidak memancarkannya (seperti semua objek yang diketahui di alam semesta sebelum masa itu). Oleh itu, pada peringkat ini dalam perkembangan sains, kajian tentang masalah gelap dan sifatnya tidak mungkin.