Entropija je ... Koncept entropije. Standardna entropija

Entropija je beseda, ki so jo mnogi slišali, vendar malo ljudi razume. In moramo priznati, da je resnično težko v celoti razumeti bistvo tega pojava. Vendar nas to ne bi smelo prestrašiti. Veliko tega, kar nas obdaja, se nam lahko dejansko zgodi samo površno. In ne govorimo o zaznavanju ali poznavanju posameznega posameznika. Ne, ni. Govorimo o celotnem znanstvenem znanju, ki ga ima človeštvo.

Resne vrzeli obstajajo ne samo pri poznavanju galaktičnih dimenzij, na primer pri vprašanjih črne luknje in črvine, pa tudi v tem, kar nas ves čas obdaja. Na primer, še vedno obstajajo spori glede fizične narave svetlobe. In kdo lahko določi koncept časa? Obstaja veliko podobnih vprašanj. Toda v tem članku bomo razpravljali o entropiji. Že vrsto let so se znanstveniki borili proti konceptu "entropije". Kemija in fizika gredo z roko v roki v študiji tega skrivnostni pojav. Bomo poskusili ugotoviti, kaj je do sedaj postalo znano.

Uvedba koncepta v znanstveni skupnosti

Prvič je pojem entropije v okolju strokovnjakov uvodil ugledni nemški matematik Rudolf Julius Emmanuel Clausius. Z enostavnimi izrazi se je znanstvenik odločil, kje najde energijo. V kakšnem smislu? Za ponazoritev se ne obračamo na številne eksperimente in zapletene zaključke matematike, ampak vzemimo primer, ki nam je v vsakdanjem življenju bolj znan.

Morate se popolnoma zavedati, da ko napolnite, recimo, baterijo mobilnega telefona, bo količina energije, ki se nabira v baterijah, manjša od tiste, ki ste jo dejansko dobili iz omrežja. Obstajajo določene izgube. In v vsakdanjem življenju smo se navadili na to. Toda dejstvo je, da se podobne izgube pojavljajo tudi v drugih zaprtih sistemih. In za fizike-matematike to že predstavlja resen problem. Rudolph Clausius je preučil to vprašanje.

Kot rezultat, je ugotovil najbolj zanimivo dejstvo. Če bomo spet odstranili zapleteno terminologijo, se bo zmanjšala na dejstvo, da je entropija razlika med idealom in dejanskim procesom.

Predstavljajte si, da imate lastno trgovino. In ste dobili 100 kilogramov grenivke po ceni 10 tugrikov na kilogram. Prenos znamko v 2 Tug na funtov, boste dobili od prodaje 1200 MNT bo postavljena znesek dobavitelja in si pustil dobiček v višini dvesto MNT.

Torej, je bil opis idealnega procesa. In vsak trgovec ve, da se bodo vsi grenivki ob prodaji zmanjšali za 15 odstotkov. In 20 odstotkov bo popolnoma gnilo in jih bo preprosto odpisalo. Toda to je pravi proces.

Torej, pojem entropije, ki uvedla matematični okolju, Rudolf Clausius, je definirana kot razmerje sistema, v katerem je entropija povečanje odvisen od temperature sistema glede na vrednost absolutno nič. Pravzaprav prikazuje vrednost odpadne (izgubljene) energije.

Kazalnik merila kaosa

Še vedno pa je z nekaj zaupanja mogoče trditi, da je entropija merilo kaosa. To pomeni, da če vzamemo kot model zaprtega sistema prostor običajnega šolskega učitelja, potem šolska uniforma, ki ni bila očiščena, bo že opisala nekaj entropije. Toda njen pomen v tej situaciji bo majhen. Ampak, če poleg raztreseni igrače, prinese kokice iz kuhinje (seveda, malo škoda) in pustite nered na mizi vse učbenike, entropije sistema (in v tem konkretnem primeru - prostor), se bo močno povečal.

Kompleksna snov

Entropija snovi je zelo zapleten postopek za opisovanje. Mnogi znanstveniki v zadnjem stoletju so prispevali k proučevanju mehanizma svojega dela. In koncept entropije ne uporablja samo matematika in fizika. V kemiji potrebuje tudi zasluženo mesto. In nekateri obrtniki s svojo pomočjo razložijo tudi psihološke procese v odnosih med ljudmi. Najdemo razliko v formulacijah treh fizikov. Vsak izmed njih razkriva entropijo z druge strani, njihova celota pa nam bo pomagala narediti celovitejšo sliko.

Clausiusova izjava

Postopek prenosa toplote iz telesa z nižjo temperaturo v telo z višjo temperaturo je nemogoč.

Tej postavitvi ni težko preveriti. S hladnimi rokami nikoli ne morete ogreti, recimo, zamrznjenega majhnega mladička, ne glede na to, koliko mu želite pomagati. Zato ga morate potiskati v prsnem košu, kjer je temperatura višja, kot je trenutno.

Thomsonova izjava

Proces je nemogoč, rezultat katerega bi bila izvedba dela na račun toplote, vzeta iz enega določenega telesa.

In če je zelo preprosto, to pomeni, da je fizično nemogoče zgraditi stroj za stalno vožnjo. Entropija zaprtega sistema ne bo dovolila.

Boltzmannova izjava

Entropija se ne more zmanjšati v zaprtih sistemih, to je tistih, ki ne prejemajo zunanjega energijskega krmila.

Ta formulacija je potresila vere mnogih bhaktov teorije evolucije in jih resno razmišljala o obstoju vesolja razumnega Creatorja. Zakaj?

Ker se privzeto v zaprtem sistemu vedno poveča entropija. Torej, kaos je še poslabšan. Z zunanjo oskrbo z energijo se lahko zmanjša le. In ta zakon, ki ga opazujemo vsak dan. Če ne skrbite za vrt, hišo, avto itd., Bodo preprosto postali brez vrednosti.

V megastah je naše vesolje tudi zaprti sistem. In znanstveniki so prišli do zaključka, da mora naš sam obstoj pričevati, da od nekodrine napaja ta zunanja energija. Zato danes nihče ni presenečen, da astrofiziki verujejo v Boga.

Puščica časa

Druga zelo genialna ilustracija entropije je lahko predstavljena v obliki puščice časa. To pomeni, da entropija kaže, v kateri smeri se bo fizično gibal.

Dejansko, malo verjetno, da se spoznate o odpuščanju vrtnarja, boste pričakovali, da bo ozemlje, za katerega je odgovoril, postalo bolj natančno in dobro urejeno. Povsem nasprotno - če ne zaposlite drugega zaposlenega, po nekaj časa pride tudi na najlepši vrt v puščavo.

Entropija v kemiji

V disciplini entropija "Chemistry" je pomemben pokazatelj. V nekaterih primerih njen pomen vpliva na potek kemijskih reakcij.

Kdo ni videl okvirjev iz celovečernih filmov, v katerih so junaki zelo skrbno prenašali zabojnike z nitroglicerinom in se bali, da bi s previdnim ostrim gibanjem povzročili eksplozijo? To je bila vizualna pomoč načelu delovanja entropije v kemični snovi. Če bi kazalnik dosegel kritično raven, se začne reakcija, zaradi katere pride do eksplozije.

Vrstni red motnje

Najpogosteje trdijo, da je entropija želja po kaosu. Na splošno beseda "entropija" pomeni transformacijo ali vrtenje. Rekli smo že, da je značilnost akcije. Zelo zanimiv v tem kontekstu je entropija plina. Poskusimo si predstavljati, kako se to zgodi.

Vzamemo zaprti sistem, sestavljen iz dveh povezanih rezervoarjev, od katerih vsaka vsebuje plin. Tlak v posodah, dokler niso tesno povezani drug z drugim, je bil drugačen. Predstavljajte si, kaj se je zgodilo na molekularni ravni, ko so bili povezani.

Množica molekul, ki je bila pod intenzivnejšim pritiskom, je takoj pobrala do svojih bratov, ki so bili prej sorazmerno svobodni. Tako so povečali pritisk tam. To je mogoče primerjati s tem, kako voda v kopalnici splashes. Tek na eni strani, ona takoj hitenja na drugo. Tudi naše molekule. In v našem idealnem izoliranem sistemu od zunanjih vplivov se bodo potisnili, dokler se ne doseže brezhibna ravnotežja v celotni količini. In zdaj, ko je povsem enak prostor okoli vsake molekule kot sosednji, se bo vse pomirilo. In to bo najvišja entropija v kemiji. Preobrat in preobrazbe bodo prenehali.

Standardna entropija

Znanstveniki se ne odpovedajo poskusom organizirati in razvrstiti celo motnjo. Ker je vrednost entropije odvisna od nabora spremljajočih pogojev, je bil uveden koncept »standardne entropije«. Vrednosti teh standardov so povzete v posebnih tabelah, tako da je mogoče enostavno izvesti izračune in rešiti različne uporabne probleme.

Privzeto se upoštevajo vrednosti standardne entropije pod pogoji tlaka v eni atmosferi in temperaturi 25 stopinj Celzija. Ko se temperatura dvigne, se ta kazalnik tudi poveča.

Kode in šifre

Obstaja tudi informacijska entropija. Zasnovan je tako, da pomaga pri šifriranju kodiranih sporočil. V zvezi z informacijami je entropija vrednost verjetnosti predvidljivosti informacij. In če je v zelo preprostem jeziku, potem je to, kako enostavno je razbiti prestreženo šifro.

Kako deluje? Na prvi pogled se zdi, da brez celo nekaterih osnovnih podatkov ne moremo razumeti kodiranega sporočila. Toda to ni povsem res. Tukaj verjetnost pride v igro.

Predstavljajte si stran s šifriranim sporočilom. Veste, da je bil uporabljen ruski jezik, vendar so znaki povsem neznani. Kje začeti? Pomislite: kakšna je verjetnost, da se bo na tej strani srečala črka "ъ"? In priložnost, da posnema črko "o"? Sistem, ki ga razumete. Simboli, ki se najpogosteje pojavljajo (in najmanj pogosto - to je tudi pomemben kazalnik), se izračunajo in primerjajo z značilnostmi jezika, na katerem je bilo sporočilo sestavljeno.

Poleg tega so v nekaterih jezikih pogosti in nepremični črki. To znanje se uporablja tudi za dešifriranje. Mimogrede, to je metoda, ki jo uporablja znameniti Sherlock Holmes v zgodbi "Plesni moški". Na predvečerje druge svetovne vojne so bile enake napake.

Informacijska entropija je zasnovana tako, da poveča zanesljivost kodiranja. Zaradi izpeljanih formul lahko matematiki analizirajo in izboljšajo variante, ki jih ponujajo šifre.

Povezava s temno snovjo

Teorije, ki še vedno čakajo na njihovo potrditev, veliko število. Ena od njih povezuje pojav entropije s sorazmerno nedavno odkritim temna snov. Piše, da je izgubljena energija preprosto preoblikovana v temno. Astronomi priznavajo, da v našem Univerzumu le 4 odstotke pade na zadevo, za katero smo znani. Preostalih 96 odstotkov trenutno ni raziskano - temno.

To ime je bilo prejeto, ker ne deluje z elektromagnetnim sevanjem in ga ne oddaja (kot vsi znani predmeti v vesolju pred tem časom). Zato na tej stopnji razvoja znanosti študija temne snovi in ​​njenih lastnosti ni mogoča.