Entropia je ... Koncept entropie. Štandardná entropia

Entropia je slovo, ktoré mnohí počuli, aleveľmi málo ľudí rozumie. Musíme priznať, že je skutočne ťažké úplne pochopiť podstatu tohto javu. To by nás však nemalo vydesiť. Veľa z toho, čo nás obklopuje, môžeme v skutočnosti vysvetliť iba povrchne. A nehovoríme o vnímaní alebo znalosti konkrétneho jednotlivca. Nie, nie. Hovoríme o celkovom vedeckom poznaní, ktoré má ľudstvo.

Závažné medzery existujú nielen vo vedomostiachgalaktické váhy, napríklad v otázkach čiernych dier a červených dier, ale aj v tom, čo nás neustále obklopuje. Existujú napríklad spory o fyzickej povahe svetla. A kto môže vymedziť pojem času? Existuje veľa podobných otázok. Ale v tomto článku budeme diskutovať o entropii. Po mnoho rokov vedci bojujú proti pojmu "entropia". Chémia a fyzika idú ruka v ruke pri štúdiu tohto tajomného javu. Budeme sa snažiť zistiť, čo sa už stalo známe.

Zavedenie konceptu vo vedeckej komunite

Po prvýkrát ide o entropiu v prostredí špecialistovpredstavil významný nemecký matematik Rudolf Julius Emmanuel Clausius. Jednoducho povedané, vedec sa rozhodol zistiť, kam ide energia. V akom zmysle? Na ilustráciu sa nesmieme obracať na početné experimenty a komplexné závery matematika, ale vezmime si príklad, ktorý je v našich každodennom živote známy.

Mali by ste dobre vedieť, že keď vynabíjate, napríklad, batériu mobilného telefónu, množstvo energie nahromadenej v batériách bude nižšie, než skutočne prijaté od siete. Existujú určité straty. A v každodennom živote sme na to zvyknutí. Faktom však je, že podobné straty sa vyskytujú v iných uzavretých systémoch. A pre fyzikov - matematikov to už predstavuje vážny problém. Rudolph Clausius študoval túto otázku.

V dôsledku toho odvodil najzreteľnejšiu skutočnosť. Ak znova odstránime zložitú terminológiu, zníži sa na skutočnosť, že entropia je rozdiel medzi ideálnym a skutočným procesom.

Predstavte si, že vlastníte obchod. A získali ste 100 kilogramov grapefruitu na predaj za cenu 10 tugrikov na kilogram. Pridaním 2 kilogramov na kilogram v dôsledku predaja dostanete 1 200 hrnčekov, poskytnete požadovanú sumu dodávateľovi a budete mať zisk dvesto tuigrikov.

Takže ide o opis ideálneho procesu. A každý obchodník vie, že v okamihu, keď budú predávané všetky grapefruity, budú mať čas zmrštiť o 15 percent. A 20 percent bude úplne hniť a budú musieť byť odpísané. Ale je to skutočný proces.

Takže koncept entropie, ktorý sa zaviedol vMatematické prostredie Rudolf Clausius je definované ako vzťah systému, v ktorom nárast entropie závisí od pomeru systémovej teploty k hodnote absolútnej nuly. V skutočnosti ukazuje hodnotu straty energie.

Indikátor merania chaosu

Je to možné aj s určitým presvedčenímtvrdiť, že entropia je mierou chaosu. To znamená, že ak budeme mať priestor obyčajného školáka ako model uzatvoreného systému, potom školská uniforma, ktorá nebola zavedená, už bude charakterizovať určitú entropiu. Ale jeho hodnota v tejto situácii bude malá. Ale okrem rozptyľovania hračiek, prinášania popcorn z kuchyne (samozrejme trochu klesá) a ponechaním všetkých učebníc na stole v rozpakoch sa entropia systému (av tomto konkrétnom prípade tejto miestnosti) dramaticky zvýši.

Komplexné hmoty

Entropia hmoty - veľmi ťažké popísaťprocesu. Počas minulého storočia mnohí vedci prispeli k štúdiu mechanizmu svojej práce. Navyše koncept entropie používajú nielen matematici a fyzici. Taktiež si zaslúži zaslúžené miesto v chémii. A niektorí remeselníci s jeho pomocou dokonca vysvetľujú psychologické procesy vo vzťahoch medzi ľuďmi. Skúsme rozdiel vo formuláciách troch fyzikov. Každý z nich odhaľuje entropiu na druhej strane a ich kombinácia nám pomôže vytvoriť si úplnejší obraz pre seba.

Tvrdí Clausius

Nie je možné prenášať teplo z telesa s nižšou teplotou na teleso s vyššou teplotou.

Uistite sa, že v tomto postuláte je jednoduché. Nikdy nemôžete studené ruky teplé, povedzme, zmrazené malé šteňa, bez ohľadu na to, koľko mu chcete pomôcť. Preto ho musíte strčiť do lona, ​​kde je teplota vyššia ako to, čo má v súčasnosti.

Vyhlásenie spoločnosti Thomson

Neschopný proces, ktorého výsledkom bude výkon práce v dôsledku tepla, ktorý sa odoberá z jedného určitého tela.

A ak je to úplne jednoduché, potom to znamená, že je fyzicky nemožné navrhnúť večný stroj. Entropia uzavretého systému neumožní.

Vyhlásenie Boltzmann

Entropia sa nemôže znížiť v uzavretých systémoch, teda v tých, ktoré nedostávajú externé napájanie.

Táto formulácia otriasla vierou mnohých priaznivcov teórie evolúcie a vážne premýšľala o prítomnosti racionálneho Stvoriteľa vo vesmíre. Prečo?

Pretože štandardne v uzatvorenom systémeentropia sa vždy zvyšuje. Takže chaos sa zhoršuje. Môže sa znížiť iba vďaka externému doplňovaniu energie. A dodržiavame tento zákon každý deň. Ak sa nestaráte o záhradu, doma, auto, atď., Budú jednoducho stratené.

V mega mierach je náš vesmír tiež uzavretý.systému. A vedci dospeli k záveru, že naša existencia by mala naznačovať, že niekde dochádza k externému doplňovaniu energie. Preto dnes nie je prekvapujúce, že astrofyzikanti veria v Boha.

Šípka času

Iné veľmi dômyselné zobrazenie entropie môže byť reprezentované ako šípka času. To znamená, že entropia ukazuje, v akom smere sa proces bude pohybovať vo fyzickom vzťahu.

Je skutočne nepravdepodobné, že sa o tom dozvieme.záhradník, budete očakávať, že oblasť, za ktorú bol zodpovedný, bude presnejší a dobre upravený. Práve naopak - ak nepožičate iného pracovníka, po chvíli sa aj tá najkrajšia záhrada dostane do zanedbávania.

Entropia v chémii

V disciplíne "Chemie" je entropia dôležitým ukazovateľom. V niektorých prípadoch jeho hodnota ovplyvňuje priebeh chemických reakcií.

Kto nevidí snímky z celovečerných filmovktorých hrdinovia veľmi starostlivo prepravovali kontajnery s nitroglycerínom, zo strachu pred výbuchom s neopatrným náhlym pohybom? Bola to vizuálna pomôcka k princípu účinku entropie v chemickej látke. Ak jej skóre dosiahne kritickú úroveň, potom začne reakcia, v dôsledku čoho dôjde k výbuchu.

Poradie porúch

Najčastejšie sa tvrdí, že entropia jeprenasledovanie chaosu. Všeobecne platí, že slovo "entropia" znamená otáčanie alebo otáčanie. Už sme povedali, že charakterizuje činnosť. Entropia plynu je v tomto kontexte veľmi zaujímavá. Pokúsme sa predstaviť, ako sa to stane.

Užívame uzavretý systém pozostávajúci z dvochpripojené cisterny, z ktorých každý je plyn. Tlak v nádržiach, kým neboli pevne prepojené, bol iný. Predstavte si, čo sa stalo na molekulárnej úrovni, keď boli pripojené.

Dav molekúl pod silnejšímitlak, hneď sa ponáhľal k svojmu chlapcovi, ktorý žil pred celkom slobodne. Zvyšovali tak tlak. To sa dá porovnať s tým, ako sa voda v kúpeľni strieka. Po jednej strane sa okamžite dostane na druhú stranu. Tak sú naše molekuly. A v našom systéme, ktorý je ideálne izolovaný od vonkajšieho vplyvu, budú tlačené, kým sa nedosiahne dokonalá rovnováha v celom objeme. A teraz, keď bude okolo každej molekuly presne taký priestor ako susedný, všetko sa uklidní. A bude to najvyššia entropia v chémii. Zvraty a otočenie sa zastavia.

Štandardná entropia

Vedci sa nepokúšajú zefektívniť aklasifikovať dokonca aj neporiadok. Vzhľadom na to, že hodnota entropie závisí od množstva súvisiacich podmienok, bol zavedený koncept "štandardnej entropie". Hodnoty týchto štandardov sú zhrnuté v špeciálnych tabuľkách, takže môžete ľahko vykonávať výpočty a riešiť rôzne aplikované problémy.

Štandardne sú hodnoty štandardnej entropie posudzované pri podmienkach tlaku jednej atmosféry a teplote 25 stupňov Celzia. So zvyšujúcou sa teplotou sa tento indikátor tiež zvyšuje.

Kódy a kódy

Existuje aj informačná entropia. Je určený na šifrovanie šifrovaných správ. Pre informáciu je entropia hodnota pravdepodobnosti predvídateľnosti informácií. A ak je to vo veľmi jednoduchom jazyku, je to tak jednoduché, že sa chystá crack zachytená šifra.

Ako to funguje? Na prvý pohľad sa zdá, že bez aspoň niektorých základných údajov nie je možné pochopiť kódovanú správu. Ale to nie je úplne pravda. Tu prichádza pravdepodobnosť prípadu.

Predstavte si stránku so šifrovanou správou. Viete, že sa používa ruština, ale postavy sú úplne neznáme. Kde začať? Zvážte: aká je pravdepodobnosť, že sa na tejto stránke zobrazí písmeno "ъ"? A príležitosť naraziť na písmeno "o"? Rozumiete systému. Znaky, ktoré sa najčastejšie vyskytujú (a najmenej často - to je tiež dôležitý ukazovateľ), sa vypočítavajú a porovnávajú s osobitosťami jazyka, v ktorom sa správa skladá.

Okrem toho sú časté av niektorýchjazykov a stálych kombinácií písmen. Tieto poznatky sa používajú aj na dekódovanie. Mimochodom, táto metóda používa slávny Sherlock Holmes v príbehu "Tancujúci malí muži". Rovnakým spôsobom napadnuté kódy v predvečer druhej svetovej vojny.

Informačná entropia je navrhnutá tak, aby zvýšila spoľahlivosť kódovania. Vďaka odvodeným vzorcom môže matematika analyzovať a zlepšovať možnosti ponúkané šifrovými operátormi.

Spojenie s temnou hmotou

Teórie, ktoré len čakajú na ichPotvrdenie, veľa veľa. Jeden z nich spája fenomén entropie s pomerne nedávno objavenou temnou hmotou. Hovorí, že stratená energia sa jednoducho premení na tmu. Astronómovia predpokladajú, že v našom vesmíre iba 4 percentá spadajú do veci, o ktorej vieme. Zvyšných 96 percent je momentálne obsadené nepreskúmané - tmavé.

Toto meno dostala kvôli tomu, že nieinteraguje s elektromagnetickým žiarením a nevydáva ho (rovnako ako všetky objekty vo vesmíre známe až do tejto doby). Preto v tomto štádiu vývoja vedy nie je možné študovať temnú hmotu a jej vlastnosti.