Энтропия это мера


Энтропия — это мера усложнения системы. Не беспорядка, а усложнения и развития. Чем больше энтропия, тем труднее понять логику этой конкретной системы, ситуации, явления. Принято считать, что чем больше проходит времени, тем менее упорядоченной становится Вселенная. Причина этого — неравномерная скорость развития Вселенной в целом и нас, как наблюдателей энтропии. Мы, как наблюдатели, являемся на огромное число порядков проще Вселенной. Поэтому она кажется нам чрезмерно избыточной, мы не в состоянии понять большинство причинно-следственных связей, её составляющих. Важен и психологический аспект — людям трудно свыкнуться с тем, что они не уникальны. Поймите, тезис о том, что люди — венец эволюции, недалеко ушёл от более раннего убеждения в том, что Земля является центром мироздания. Человеку приятно верить в свою исключительность и неудивительно, что структуры, которые сложнее нас, мы склонны видеть беспорядочными и хаотическими.


Выше есть очень хорошие ответы, объясняющие энтропию, исходя из современной научной парадигмы. На простых примерах отвечающие объясняют это явление. Разбросанные по комнате носки, разбитые стаканы, игра обезьян в шахматы и т.д. Но если приглядеться, то понимаешь — порядок здесь выражается в истинно человеческом представлении. К доброй половине таких примеров применимо слово «лучше». Лучше сложенные в шкафу носки, чем разбросанные носки на полу. Лучше целый стакан, чем стакан разбитый. Тетрадь, написанная красивым почерком лучше тетради с кляксами. В человеческой логике непонятно, что делать с энтропией. Дым, вылетающий из трубки не утилитарен. Разорванная на мелкие кусочки книга бесполезна. Из многоголосого говора и шума в метро трудно выудить хотя бы минимум информации. В этом смысле очень интересным будет вернуться к определению энтропии, введённому физиком и математиком Рудольфом Клаузиусом, видевшему это явление, как меру необратимого рассеяния энергии. От кого уходит эта энергия? Кому становится труднее ей воспользоваться? Да человеку же! Пролитую воду очень трудно (если не невозможно) всю, до капли снова собрать в стакан. Чтобы починить старую одежду, нужно воспользоваться новым материалом (тканью, нитками и т.д.). При этом не учитывается смысл, который данная энтропия может нести не для людей. Приведу пример, когда рассеяние энергии для нас будет нести прямо противоположный смысл для другой системы:

Вы знаете, что ежесекундно огромное количество информации с нашей планеты улетает в космос.
пример, в виде радиоволн. Для нас эта информация кажется абсолютно потерянной. Но если на пути радиоволн окажется достаточно развитая инопланетная цивилизация, её представители могут принять и расшифровать часть этой потерянной для нас энергии. Услышать и понять наши голоса, увидеть наши телевизионные и радио передачи, подключиться к нашему интернет-траффику ))). В таком случае, нашу энтропию могут упорядочить другие разумные существа. И чем больше рассеяние энергии будет для нас, тем больше энергии смогут собрать они.

Источник: TheQuestion.ru

История термина

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

На протяжении всей истории человечества, люди пытались как можно больше работы механизировать. Для выполнения этой работы создавались различные машины и приспособления. Еще в XVI веке были первые упоминания о разработке вечного двигателя. И с тех пор было много попыток его создать.

После многих таких попыток, которые были неудачны, ученые начали понимать некоторые природные особенности, которые в последующем и привели к созданию термодинамики.


Чтобы термодинамическая система могла выполнять работу, на неё возложенную, ей необходимо пользоваться ресурсами. Это могут быть как внутренние, так и внешние ресурсы, которые будут поставлять системе необходимую энергию.

Данное явление – это закон сохранения электроэнергии, существующий в термодинамике. Именно этот закон и запрещает разработку вечного двигателя, как и его существование. Это обусловлено тем, что вечный двигатель должен работать без энергетических затрат, а человечеству пока не известны такие тела либо же системы.

Позже был открыт вечный двигатель, так называемый второстепенный механизм.  Он не перечил термодинамическому закону, но основывался на том, что тепло от одного тела передается другим телам. Как пример, брали океан, при охлаждении которого можно получить очень большой запас тепла.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Ученый Клаузиус в 1865 году разработал второе начало термодинамики. Суть его заключается в том, что процесс, который повторяется, не может существовать в том случае, если тело передает тепло другому телу и только.

Немного позднее ним было введено понятие энтропии. Энтропией считалась функция, которая изменялась по мере количества переданного тепла к температуре. После этого был открыт еще один закон, который гласил, что энтропия не уменьшается в замкнутой системе.


Просто о сложном

Энтропия – это понятие, которое используется не в одной области человеческой деятельности, поэтому определения её может быть несколько размытым. Данный термин отображает величину, и суть её можно разобрать на простых примерах. Энтропия – это степень беспорядка, степень неопределенности и неупорядоченности.

Энтропию высокой степени можно представить наглядно как улицу с разбросанными клочьями бумаги. Если бумаги сложены аккуратно в стопку, то система упорядочена, и энтропия при этом имеет низкую степень. Показатели энтропии необходимо понижать, и для этого следует затратить немало времени, склеить бумаги по кусочкам и собрать их в стопку.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Если имеет место энтропия закрытой системы, то здесь также все просто. Закрытую систему можно представить себе как закрытый шкаф, если вещи в нем разбросаны, то воздействовать на них извне не получиться, и хаос в шкафу будет присутствовать длительное время.

Со временем вещи разложатся, и это приведет к порядку, но вещам необходимо долго разлагаться, к примеру, для шерстяного носка понадобиться 5 лет, а для кожаной обуви – около 40 лет. В приведенном примере шкаф выступает в качестве изолированной системы, а разложение вещей в нем – это наведение порядка в структурах.


Минимальной является энтропия, которая касается макроскопических объектов, их можно наблюдать невооруженным глазом. Что же касается более высоких показателей, то зачастую их имеет вакуум.

Термодинамическая энтропия

Начнем с фундаментальной асимметрии, которая касается движений, происходящих благодаря движению энергии тепла. Каждый раз тепло передвигается от горячего к холодному, и направление это не изменяется.

Если соединяют, к примеру, вместе два бруска дерева, имеющих различную температуру, то между ними происходит течение энергии. Энергия от горячего бруса перейдет на брусок, который имеет температуру с низким показателем.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Так прослеживается асимметрия распределения тепла, почему так происходит? Для того чтобы объяснить данный факт научные работники разработали концепцию, которая называется энтропией. Показатели её должны иметь положительные результаты, если обмен тепла происходит в природных процессах, в ином случае его просто не может быть.

Если не брать во внимание теоретическое начало энтропии, её использование далее было успешным. Её применили для того, чтобы проанализировать работу двигателей. Тепло используется для того, чтобы генерировать работу. Энтропия регулирует работу такого двигателя.


Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Рассмотрим строение теплового двигателя. Он состоит их горячего резервуара, холодного резервуара, а также из рабочего тела. Рабочим телом, как правило, является газ или пар. Тепло перемещается из одного резервуара в другой, вследствие этого двигатель и работает, благодаря своей особой конструкции.

Энтропия в экономике

Прежде, чем начать рассматривать энтропию экономического характера, важно очертить границы применения данной концепции. Такие меры помогут понять идею. В процессах, которые предусматривают поток валюты, передвижение денег средств происходит только в одну сторону, к производителям от потребителей.

Поставщики и производители товаров всегда реализуют их по завышенным ценам, больше, чем реальная стоимость услуги. Этот процесс выражает асимметрический поток денежной массы, при котором можно проследить экономическую энтропию. Как же при этом необходимо использовать капитал, чтобы из него можно было извлечь максимальную прибыль.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры


Приведем такой пример, существует два тела, одно из них имеет повышенную температуру, а второе – низкую. Также есть тело, которое периодически переходит от одного тела к другому. Это тело изменяет энтропию системы в экономике, которая является замкнутой. Чтобы этот процесс имел место, показатели энтропии должны быть при этом положительными.

Но что же произойдет, когда двигатель будет помещен так, что экономическое тепло производило бы определенную работу? Предположим, что двигатель в экономике – это фирма. Тепло от работы двигателя – это доходы этой компании. В свою очередь, поставленное тепло холодному телу – это затраты на услуги, закупаемую продукцию и на само производство.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Предположим, что горячее тело – это потребительский спрос, а холодное тело — это производители. Что касается температуры экономики, то в данном случае она обозначает рыночную цену единицы услуги или товара. В свою очередь, температура экономического характера рынка производителей — это стоимость изготовления единицы товара.


С помощью экономической энтропии можно измерить неэффективность рынка. Её еще используют для того, чтобы определять то, насколько компания неэффективна или потерю капитала вместе с материальными и человеческими ресурсами. Двигатель в экономике, который идеально работает или компания, имеющая равновесие в стоимости, получает прибыль и провоцирует энтропию.

Таким образом, можно увидеть, что понятие энтропии действительно достаточно широкое. Оно может отображать как процессы в термодинамике, так и процессы в экономической деятельности. Это понятие выражает степень хаоса в системе.

Источник: http://sekrety-zhizni.ru/ehntropiya-chto-ehto-takoe-prostymi-slovami

Энтропия – что это такое простыми словами

Понятие “Энтропия” (ударение на последнем слоге) впервые появилось в термодинамике. Там оно обозначает степень рассеивания энергии в замкнутой системе. В общем смысле под энтропией понимают степень развития хаоса или разрушения первоначально установленного порядка в замкнутой системе.

Энтропия в закрытой системе, как её понимают физики

Пример из жизни: Возьмём некую замкнутую систему. Допустим, Ребенок + Кожаный мяч в комнате. Ребенок произвольно пользуется мячом – играет, ударяет об пол, подбрасывает к потолку… Через 6 месяцев активного использования мяч заметно сдулся, играть им стало труднее.

Замкнутая система открывается: приходит папа с насосом и накачивает мяч. Функции мяча, подвергнутого энтропии, восстанавливаются.


2 закон термодинамики гласит, что энтропия в замкнутой системе не может уменьшаться, она только увеличивается. Даже если замкнутая система с мячом не предполагает активного разрушающего фактора (играющий ребёнок), энтропия всё равно будет, хоть и с меньшими показателями.

Пример 2. Мяч 6 месяцев пролежал в комнате: сдулся незначительно, но сильно покрылся пылью и немного выцвел со стороны, обращенной к окну. Чтобы энтропия уменьшилась в закрытой системе, надо ее открыть и добавить в неё ресурс из другой системы.

Чтобы мяч восстановить в прежних размерах, нужно внести в замкнутую систему изменения с помощью папиной энергии и нового воздуха, закачанного насосом в мяч. Чтобы мяч, пролежавший в комнате, вернул первоначальные свойства, мама должна вытереть его мокрой тряпкой от пыли, а сестра – покрыть новой краской.

Энтропия - что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Понятием энтропии пользуются многие сферы человеческих знаний и деятельности:

  • биология и медицина;
  • химия;
  • физика;
  • информатика и программирование;
  • социология;
  • психология и др.

Энтропия в биосистемах

Все биосистемы (живые системы) являются открытыми, а не закрытыми, поэтому понятие энтропии в биосистеме несколько отличается от энтропии неживых объектов, рассматриваемых физиками.


Биосистемы находятся в состоянии динамического равновесия. Оно существует по другим законам, нежели термодинамическое равновесие.

Системы любого живого организма открыты для взаимодействия друг с другом в рамках самого организма, а сам организм в свою очередь открыт для взаимодействия с окружающей средой местности планеты.

Планета, как живой организм, в свою очередь, подвержена влиянию и взаимодействию с одной стороны – с живыми организмами, её населяющими, а с другой – с космическими объектами и явлениями.

Все это создаёт разветвлённую систему корректировок, чтобы поддерживать между всеми и во всех живых организмах гомеостаз – то есть баланс. Явление энтропии (разрушения и разбалансировки) является самым сложным в больших живых системах. Ведь они используют увеличивающуюся энтропию одних своих частей в качестве пищи и строительного материала для уменьшения энтропии в других своих частях.

Энтропия в теории информации и коммуникаций

Над данной темой в этой сфере работал Клод Шеннон. Он изучал рациональные способы передачи информации через зашумлённый канал. По Шеннону, энтропия – это мера непредсказуемости какого-либо опыта, события, испытания. Это количество информации на 1 сообщение источника, выдающего независимые сообщения.

Он рассматривал информационную энтропию в своей «Математической теории Коммуникации», где ввёл связанное понятие «вероятность». По Шеннону, чем меньше вероятность какого-либо события, тем больше информации оно содержит.

Энтропия в социуме

Это степень отклонения социальной системы, организации (предприятия) и т.д. от принятой нормы (эталона) и установленных целей. На социальную энтропию влияют:

  • Деятельность людей;
  • Ошибки управления;
  • Недостаток информации;
  • Ошибки планирования;
  • Ошибками в подборе персонала.

Обобщая до бытового уровня, можно сказать, что “Энтропия” – это мера или степень беспорядка (хаоса) или неопределённости. Существуют 3 понятия, противоположные энтропии:

  1. Негэнтропия;
  2. Синтропия;
  3. Отрицательная энтропия.

Но эти термины действуют только для живых систем. Негэнтропия в живой системе – это энтропия, которую живая система экспортирует, чтобы снизить свою собственную энтропию.

Другими словами, синтропия – это свободная или освободившаяся энергия одного организма или группы организмов, отправляемая на упорядочивание и уравновешивание другого организма в системе.

Жизнь потребляет то, что меньше упорядочено (убитый организм, ставший пищей) и превращает это в то, что более упорядочено (живые клетки, ткани, органы, системы, целые организмы). Поэтому считается что жизнь сама по себе имеет свойство отрицательной энтропии.

Источник: https://gadget-house.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Энтропия – что это такое простыми словами?

Энтропия – это один из весьма распространённых терминов, который используется для объяснения большого количества физических, химических и даже социальных явлений. Для того чтобы правильно его понимать, необходимо знать все особенности того, в каком контексте это определение может использоваться.

История появления термина

Впервые термин «энтропия» был использован в 1865 году Рудольфом Клаузиусом. Этим значением специалист описывал способность тепловой энергии преобразуется в механическую.

Длительное время понятие энтропии использовалось только лишь в термодинамике. Со временем оно было заимствовано другими областями науки и теориями. Именно поэтому в настоящее время существует большое количество определений данного термина.

Понятие «энтропия» произошло от древнегреческого слова «τροπή», что в переводе на русский означает «поворот» или же «превращение». На сегодняшний момент данный термин преимущественно используется в термодинамике, экономике, физической статистике, теории информации и социологии.

Энтропия в термодинамике

Главный постулат термодинамики гласит о том, что любая изолированная система со временем приходит в состояние равновесия и не может из него выйти без воздействия внешних факторов. Этот процесс отличается беспорядком.

Энтропия в свою очередь – это мера данного беспорядка, которую можно вычислить. Для этого следует всем состояниям приписать число способов того, как их можно реализовать. Чем больше данное значение, тем больше энтропия конкретной системы.

Таким образом, если структура или само вещество является организованным, то его неопределенность, которую часто называют хаотичностью, ниже.

Для определения абсолютного числа энтропии необходимо разделить уровень теплоотдачи на абсолютную температуру, при которой происходит данный процесс. Чем больше количество теплоты, тем более значительным будет показатель абсолютного числа энтропии.

Энтропия в экономике

В экономической теории часто применяется такой термин, как коэффициент энтропии. Он используется для определения изменчивости концентрации рынка. Чем выше значение коэффициента энтропии, тем значительнее экономическая неопределенность. В таких условиях существенно снижается уровень образования монополии.

Коэффициент энтропии в экономике частично помогает оценить выгоды, которые может получить компания в ходе возможного обретения монопольного положения или же вследствие модификации концентрации рынка.

Энтропия в статистике и теории информации

Под энтропии специалисты, собирающие статистику, подразумевают меру непредсказуемости или же неопределенности определенной системы, которую они исследуют. Такая величина позволяет вычислить степень беспорядочности осуществляемого эксперимента или проходимого события.

Чем больше состояний анализируемой система, тем больше значение неопределенности. Все процессы, направленные на появление структуры, приводят к возникновению информационной предсказуемости. Она отличается такими своими особенностями, как:

  • возможность частично или полностью предугадывать ход опыта;
  • возможность предположение возникновения определенных событий;
  • возможность исчисления вероятности тех или иных происшествий;
  • возможность расшифровки закодированных текстов и т.д.

Также в статистике применяется такой термин, как абсолютная энтропия языка. Он характеризует наибольшее количество данных, которые можно передать единицей этого языка. Это касается прежде всего символа или буквы, что в данном случае при определении играют роль бита.

Энтропия в социологии

Под энтропией в социологии принято понимать информационную неопределенность. Она является одной из характеристик отклонения социума, что воспринимается, как единая система, от определенного состояния, которое считается эталоном. Такой анализ также проводится по отношению к различным звеньям групп людей.

Проявляется характеристика отклонения в снижении эффективности развития или функционирования анализируемой системы, что в свою очередь ведет к ухудшению ее самоорганизации.

Примером высокой энтропии является чрезмерная загруженность офисных работников, который постоянно необходимо сдавать отчеты о своей деятельности, вследствие чего они не могут выполнять другие свои прямые обязанности по работе.

В данном примере информационная неопределенность является мерой нецелесообразного использования руководством компании своих трудовых ресурсов.

Источник: https://finleaks.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Что такое Энтропия?

Философская Энциклопедия. В 5-х т. — М.: Советская энциклопедия. ЭНТРОПИЯ — (от греч. entropia поворот, превращение), понятие, впервые введённое в термодинамике для определения меры необратимого рассеяния энергии. Э. широко применяется и в др. областях науки: в статистической физике как мера вероятности осуществления к.… …   Физическая энциклопедия

Русский язык, как и любой другой, постоянно изменяется под прессом постоянного технологического заимствования и сотрудничества с другими государствами. Благодаря этому, наш язык богат на различные иноязычные заимствования.

Одним из относительно новых слов в русском языке стало слово «энтропия», которое встречалось многим из нас, но далеко не каждый понимает, что же оно на самом деле значит.

В нашей жизни Энтропия — величина, которая характеризует степень неупорядоченности, а также тепловое состояние Вселенной. Греки определили это понятие как превращение или переворот. Но в астрономии и физике его значение несколько отличное. Говоря простым языком, энтропия — это мера хаоса.

И физики, и лирики оперируют понятием «энтропия». В переводе с древнегреческого языка на русский слово «энтропия» связывают с поворотом, превращением.

Представители точных наук (математики и физики) ввели данный термин в научный обиход и распространили его на информатику, химию. Р. Клаузиус, и Л. Больцман, Э. Джейнс и К. Шеннон, К. Юнг и М.

Планк определяли и исследовали названное выше явление. Перед тем, как дать определение энтропии, нужно отметить, что это понятие исходит из законов термодинамики. 1-й закон термодинамики: это закон сбережения энергии, то есть общее количество массы-энергии во вселенной постоянно, оно не увеличивается и не уменьшается со временем. Наша вселенная – это закрытая система, в которой действует этот закон, ничто извне не поступает и ничто не убывает.

Энтропия изолированной системы не может уменьшаться. Героиня фильма Вуди Аллена Whatever Works дает такое определение энтропии: это из-за чего тяжело засунуть обратно в тюбик зубную пасту. Она еще интересно объясняет принцип неопределенности Гейзенберга, еще один повод посмотреть фильм.

Энтропия – состояние, но не физическое свойство, подобное давлению, температуре или массе. Никакими датчиками невозможно обнаружить энтропию. Это состояние можно лишь просчитать, используя свойства веществ, поддающиеся измерению. Полученные таким способом значения энтропии могут использоваться в других расчетах.

Например, связанных с производством пара или электроэнергии, добываемых посредством турбин и машин возвратно-поступательного движения.

Энтропия это, в широком смысле, мера хаоса в какой-либо системе. В переводе с греческого «энтропия» означает «преобразование, превращение». Ударение в слове «энтропия» ставится на букву «и».

Изначально термин «энтропия» использовался в термодинамике для измерения количества способов, которыми какая-либо термодинамическая система может быть упорядочена.

Энтропия Entropy). Закон термодинамики, согласно которому любая энергетическая система стремится к состоянию равновесия. В теории психоанализа энтропия означает, что всем живым организмам присуще обязательное стремление вернуться в неживое состояние, из которого они изначально произошли.

Если говорить о широком смысле данного слова, то Энтропия означает меру хаоса в какой-то системе. Если перевести это слово с греческого языка, то оно означает превращение или преобразование.

В физике, биологии, информатике и химии данный термин определяет неупорядоченность системы и её неопределенность. Термин выражает именно степень этой хаотичности.

Что же касается такой науки, как философия, то в этом контексте термин определяется как потеря внутренней гибкости системы или предрасположение к этому. Так, система может перейти на низшие степени своего развития, и может подвергнуться распаду.

Важнейшим параметром состояния вещества является энтропия (S). Изменение энтропии в обратимом термодинамическом процессе определяется уравнением, являющимся аналитическим выражением второго закона термодинамики: для 1 кг вещества — d s = d q / Т, где d q — бесконечно малое количество теплоты, подводимой или отводимой в элементарном процессе при температуре Т, кДж / кг.

Что такое энтропия? Этим словом можно охарактеризовать и объяснить почти все процессы в жизни человека (физические и химические процессы, а также социальные явления).

Но не все люди понимают значение этого термина и уж тем более не все могут объяснить, что это слово значит. Теория сложна для восприятия, но если добавить в неё простые и понятные примеры из жизни, то разобраться с определением этого многогранного термина будет легче.

Источник: http://snegohodow.ru/chto-takoe-ehntropiya-1035233/

Энтропия: что это такое простыми словами

Русский язык, как и любой другой, постоянно изменяется под прессом постоянного технологического заимствования и сотрудничества с другими государствами. Благодаря этому, наш язык богат на различные иноязычные заимствования.

Одним из относительно новых слов в русском языке стало слово «энтропия», которое встречалось многим из нас, но далеко не каждый понимает, что же оно на самом деле значит.

Что такое энтропия простыми словами

Чаще всего слово «энтропия» встречается, конечно же, в классической физике. Это одно из самых сложных понятий данной науки, поэтому даже студенты физических вузов нередко сталкиваются с проблемами при восприятии данного термина.

Это, безусловно, физический показатель, однако важно понять один факт – энтропия не похожа на привычные нам понятия объема, массы или давления, потому что энтропия является именно свойством определенной рассматриваемой нами материи.

Говоря простым языком, энтропия – показатель того, насколько много информации об определенном предмете нам неизвестно. Ну, например, на вопрос, где я живу, я отвечу вам – в Москве.

Это не совсем точная аналогия, поэтому для уточнения приведем ещё один пример. Допустим, мы с вами возьмем десять игральных шестигранных кубиков. Бросим их все по очереди, а затем я сообщу вам сумму выпавших показателей – тридцать.

Исходя из суммы всех результатов, вы не сможете точно сказать, какая цифра и на каком кубике выпала – вам банально не хватает для этого данных. В нашем случае каждая выпавшая цифра на языке физиков будет называться микросостоянием, а сумма, равная тридцати, на всё том же физическом наречии будет именоваться макросостоянием.

Если мы посчитаем, сколько возможных микросостояний могут нам в сумме дать три десятка, то придем к выводу, что их количество достигает почти трёх миллионов значений. Используя специальную формулу, мы можем посчитать и показатель энтропии в данном вероятностном эксперименте – шесть с половиной.

Откуда взялась половина, возможно, спросите вы? Эта дробная часть появляется из-за того, что при нумерации в седьмом порядке мы можем оперировать лишь тремя числами – 0, 1 и 2.

Современное слово «энтропия» имеет греческие корни, поэтому из-за перевода её нередко называют «мерой хаоса». Допустим, вы решили устроить у себя в квартире застолье по поводу дня рождения маленькой дочери.

Энтропия во Вселенной

По прогнозам астрофизиков, один из вариантов развития Вселенной – это тепловая смерть.

Наша вселенная представляет собой (представьте, насколько прозорливыми были в этом плане древние греки) сущий хаос, в котором постоянно что-нибудь происходит: рождаются и умирают звезды, образуются новые галактики, короче, красота! В один прекрасный момент энтропия Вселенной достигнет максимума и происходить в ней станет попросту нечему. Вот вам и смерть от безделья.

Хаосом пронизан весь космос, вся наша природа, вплоть до атомов и элементарных частиц. Всё находится в постоянном движении и взаимодействии, словно прекрасно сработанный механизм. А управляют всеми этими процессами законы, которые мы, жалкие людишки, можем выразить не менее прекрасным математическим языком.

Но как же при таком уровне энтропии (то есть, хаоса) во Вселенной вообще могло что-либо возникнуть? Ответ на этот вопрос крайне прост. Вся материя передает уровень своей энтропии своему же окружению, всему, до чего могут дотянуться.

Например, для регуляции уровня энтропии на Земле – звезда по имени Солнце постоянно снабжает нас энергией, которую производит за счет непрекращающейся термоядерной реакции на ее поверхности.

Энтропией и хаосом пропитано всё, что нас окружает и даже то, что находится внутри нас. В газах и жидкостях энтропия играет ключевые роли, даже наши сиюминутные желания и порывы на самом деле являются ничем иным, как порождением всеобщего вселенского хаоса.

Не сложно прийти в очередной раз к красивейшему выводу: Вселенная, сколько огромна бы она ни была, представляет собой совокупность бесконечного количества частичек самой разнообразной величины и не менее разнообразных свойств.

Всё в ней от элементарного бозона до Альфа Центавры и целых галактик связано незаметными нитями. Подобные открытия физиков поражают не только своей сложностью, но и красотой.

Казалось бы, обычные математические и физические формулы на досках небритых задумчивых мужчин в очках являются ключевыми факторами для нашего познания самих и себя и нашего места в огромной Вселенной.

Надеемся, что данная статья помогла вам прояснить, чем же на самом деле является энтропия, в каких случаях данное слово используется, а также к чему открытие данного показателя привело ученых и философов.

Кто знает, быть может прочтение этой статьи вдохновит вас на целенаправленное изучение этой прекрасной науки – физики. Так или иначе, интересоваться наукой современному человеку просто жизненно необходимо, хотя бы для собственного развития.

Источник: https://requesto.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami

Источник: obraz-ola.ru

(от греч. entropía ≈ поворот, превращение), понятие, впервые введенное в термодинамике для определения меры необратимого рассеяния энергии. Э. широко применяется и в других областях науки: в статистической физике как мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации как мера неопределенности какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы. Эти трактовки Э. имеют глубокую внутреннюю связь. Например, на основе представлений об информационной Э. можно вывести все важнейшие положения статистической физики. В термодинамике понятие «Э.» было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической закономерности ≈ второму началу термодинамики . Его можно сформулировать строго математически, если ввести особую функцию состояния ≈ Э. Так, для термодинамической системы, совершающей квазистатически (бесконечно медленно) циклический процесс, в котором система последовательно получает малые количества теплоты dQ при соответствующих значениях абсолютной температуры Т, интеграл от «приведенного» количества теплоты dQ/ Т по всему циклу равен нулю (, т. н. равенство Клаузиуса). Это равенство, эквивалентное второму началу термодинамики для равновесных процессов, Клаузиус получил, рассматривая произвольный циклический процесс как сумму очень большого, в пределе бесконечного, числа элементарных обратимых Карно циклов . Математически равенство Клаузиуса необходимо и достаточно для того, чтобы выражение dS = dQ/T═════════(

  1. представляло собой полный дифференциал функции состояния S, названное «Э.» (дифференциальное определение Э.). Разность Э. системы в двух произвольных состояниях А и В (заданных, например, значениями температур и объемов) равна

    (

  2. (интегральное определение Э.). Интегрирование здесь ведется вдоль пути любого квазистатического процесса, связывающего состояния А и В, при этом, согласно равенству Клаузиуса, приращение Э. DS = SB ≈ SA не зависит от пути интегрирования.

    Т. о., из второго начала термодинамики следует, что существует однозначная функция состояния S, которая при квазистатических адиабатных процессах (dQ = 0) остаётся постоянной. Процессы, в которых Э. остаётся постоянной, называются изоэнтропийными. Примером может служить процесс, широко используемый для получения низких температур, ≈ адиабатное размагничивание (см. Магнитное охлаждение ). При изотермических процессах изменение Э. равно отношению сообщенной системе теплоты к абсолютной температуре. Например, изменение Э. при испарении жидкости равно отношению теплоты испарения к температуре испарения при условии равновесия жидкости с её насыщенным паром.

    Согласно первому началу термодинамики (закону сохранения энергии), dQ = dU+pdV, т. е. сообщаемое системе количество теплоты равно сумме приращения внутренней энергии dU и совершаемой системой работы pdV, где р ≈ давление, V ≈ объём системы. С учётом первого начала термодинамики дифференциальное определение Э. принимает вид

    ,(

  3. откуда следует, что при выборе в качестве независимых переменных внутренней энергии U и объёма V частные производные Э. связаны с абсолютной температурой и давлением соотношениями:

    ═(

  4. и . (

  5. Эти выражения представляют собой уравнения состояния системы (первое ≈ калорическое, второе ≈ термическое). Уравнение (4) лежит в основе определения абсолютной температуры (см. также Температура , Температурные шкалы ).

    Формула (2) определяет Э. лишь с точностью до аддитивной постоянной (т. е. оставляет начало отсчёта Э. произвольным). Абсолютное значение Э. позволяет установить третье начало термодинамики , или Нернста теорему: при стремлении абсолютной температуры к нулю разность DS для любого вещества стремится к нулю независимо от внешних параметров. Поэтому: Э. всех веществ при абсолютном нуле температуры можно принять равной нулю (эту формулировку теоремы Нернста предложил в 1911 М. Планк ). Основываясь на ней, за начальную точку отсчёта Э. принимают So = 0 при Т = 0.

    Важность понятия Э. для анализа необратимых (неравновесных) процессов: также была показана впервые Клаузиусом. Для необратимых процессов интеграл от приведённой теплоты dQ / Т по замкнутому пути всегда отрицателен

    (,т. н. неравенство Клаузиуса).

    Это неравенство ≈ следствие теоремы Карно: кпд частично или полностью необратимого циклического процесса всегда меньше, чем кпд обратимого цикла. Из неравенства Клаузиуса вытекает, что

    ═(

  6. поэтому Э. адиабатически изолированной системы при необратимых процессах может только возрастать.

    Т. о., Э. определяет характер процессов в адиабатической системе: возможны только такие процессы, при которых Э. либо остаётся неизменной (обратимые процессы), либо возрастает (необратимые процессы). При этом не обязательно, чтобы возрастала Э. каждого из тел, участвующего в процессе. Увеличивается общая: сумма Э. тел, в которых процесс вызвал изменения.

    Термодинамическому равновесию адиабатической системы соответствует состояние с максимумом Э. Энтропия может иметь не один, а несколько максимумов, при этом система будет иметь несколько состояний равновесия. Равновесие, которому соответствует наибольший максимум Э., называется абсолютно устойчивым (стабильным). Из условия максимальности Э. адиабатические системы в состоянии равновесия вытекает важное следствие: температура всех частей системы в состоянии равновесия одинакова.

    Понятие «Э.» применимо и к термодинамически неравновесным состояниям, если отклонения от термодинамического равновесия невелики и можно ввести представление о локальном термодинамическом равновесии в малых, но ещё макроскопических объёмах. Такие состояния можно охарактеризовать термодинамическими параметрами (температурой, давлением и т. д.), слабо зависящими от пространственных координат и времени, а Э. термодинамически неравновесного состояния определить как Э. равновесного состояния, характеризующегося теми же значениями параметров. В целом Э. неравновесной системы равна сумме Э. её частей, находящихся в локальном равновесии.

    ══ Термодинамика неравновесных процессов позволяет более детально, чем классическая термодинамика, исследовать процесс возрастания Э. и вычислить количество Э., образующейся в единице объёма в единицу времени вследствие отклонения системы от термодинамического равновесия ≈ производство энтропии . Производство Э. всегда положительно и математически выражается квадратичной формой от градиентов термодинамических параметров (температуры, гидродинамической скорости или концентраций компонентов смеси) с коэффициентами, называемыми кинетическими (см. Онсагера теорема ).

    Статистическая физика связывает Э. с вероятностью осуществления данного макроскопического состояния системы. Э. определяется через логарифм статистического веса W данного равновесного состояния

    S= k ln W (E, N), (

  7. где k ≈ Больцмана постоянная , W (E, N) ≈ число квантовомеханических уровней в узком интервале энергии DЕ вблизи значения энергии Е системы из N частиц. Впервые связь Э. с вероятностью состояния системы была установлена Л. Больцманом в 1872: возрастание Э. системы обусловлено её переходом из менее вероятного состояния в более вероятное. Иными словами, эволюция замкнутой системы осуществляется в направлении наиболее вероятного распределения энергии по отдельным подсистемам.

    В отличие от термодинамики статистическая физика рассматривает особый класс процессов ≈ флуктуации , при которых система переходит из более вероятного состояния в менее вероятное, и её Э. уменьшается. Наличие флуктуаций показывает, что закон возрастания Э. выполняется только в среднем для достаточно большого промежутка времени.

    Э. в статистической физике тесно связана с информационной Э., которая служит мерой неопределённости сообщений данного источника (сообщения описываются множеством величин х1, x2,…, xn, которые могут быть, например, словами какого-либо языка, и соответствующих вероятностей p1, p2,…, pn появления величин x1, x2,…, xnв сообщении). Для определённого (дискретного) статистического распределения вероятностей рк информационной Э. называют величину

    при условии

    ═(

  8. Значение Ни равно нулю, если какое-либо из pk равно 1, а остальные ≈ нулю, т. е. неопределённость в информации отсутствует. Э. принимает наибольшее значение, когда pk равны между собой и неопределённость в информации максимальна. Информационная Э., как и термодинамическая, обладает свойством аддитивности (Э. нескольких сообщений равна сумме Э. отдельных сообщений). К. Э. Шеннон показал, что Э. источника информации определяет критическое значение скорости «помехоустойчивой» передачи информации по конкретному каналу связи (см. Шеннона теорема ). Из вероятностной трактовки информационной Э. могут быть выведены основные распределения статистической физики: каноническое Гиббса распределение , которое соответствует максимальному значению информационной Э. при заданной средней энергии, и большое каноническое распределение Гиббса ≈ при заданных средней энергии и числа частиц в системе.

    Понятие Э., как показал впервые Э. Шрёдингер (1944), существенно и для понимания явлений жизни. Живой организм с точки зрения протекающих в нём физико-химических процессов можно рассматривать как сложную открытую систему , находящуюся в неравновесном, но стационарном состоянии. Для организмов характерна сбалансированность процессов, ведущих к росту Э., и процессов обмена, уменьшающих её. Однако жизнь не сводится к простой совокупности физико-химических процессов, ей свойственны сложные процессы саморегулирования. Поэтому с помощью понятия Э. нельзя охарактеризовать жизнедеятельность организмов в целом.

    Д. Н. Зубарев.

    Э., характеризуя вероятность осуществления данного состояния системы, согласно (7) является мерой его неупорядоченности. Изменение Э. DS обусловлено как изменением р, V и Т, так и процессами, протекающими при р, Т = const и связанными с превращением веществ, включая изменение их агрегатного состояния, растворение и химическое взаимодействие.

    Изотермическое сжатие вещества приводит к уменьшению, а изотермическое расширение и нагревание ≈ к увеличению его Э., что соответствует уравнениям, вытекающим из первого и второго начал термодинамики (см. Термодинамика ):

    ; (

  9. ;

  10. . (

  11. Формулу (11) применяют для практического определения абсолютного значения Э. при температуре Т, используя постулат Планка и значения теплоёмкости С, теплот и температур фазовых переходов в интервале от 0 до Т К.

    В соответствии с (1) Э. измеряется в кал/(моль╥ К) (энтропийная единица ≈ э. е.) и дж/(моль╥К). При расчётах обычно применяют значения Э. в стандартном состоянии, чаще всего при 298,15 К (25 ╟С), т. е. S0298;таковы приводимыениже в статье значения Э.

    Э. увеличивается при переходе вещества в состояние с большей энергией. D S сублимации > DS парообразования >> DS плавления>DS полиморфного превращения. Например, Э. воды в кристаллическом состоянии равна 11,5, в жидком ≈ 16,75, в газообразном ≈ 45,11 э. е.

    Чем выше твёрдость вещества, тем меньше его Э.; так, Э. алмаза (0,57 э. е.) вдвое меньше Э. графита (1,37 э. е.). Карбиды, бориды и другие очень твёрдые вещества характеризуются небольшой Э.

    Э. аморфного тела несколько больше Э. кристаллического. Возрастание степени дисперсности системы также приводит к некоторому увеличению её Э.

    Э. возрастает по мере усложнения молекулы вещества; так, для газов N2О, N2O3 и N2O5 Э. составляет соответственно 52,6; 73,4 и 85,0 э. е. При одной и той же молекулярной массе Э. разветвленных углеводородов меньше Э. неразветвлённых; Э. циклоалкана (циклана) меньше Э. соответствующего ему алкен а.

    Э. простых веществ и соединений (например, хлоридов ACIn), а также её изменения при плавлении и парообразовании являются периодическими функциями порядкового номера соответствующего элемента. Периодичность изменения Э. для сходных химических реакций типа 1/n Акрист + 1/2Сl2газ= 1/n ACln крист практически не проявляется. В совокупности веществ-аналогов, например АСl4газ (А ≈ С, Si, Ge, Sn, Pb) Э. изменяется закономерно. Сходство веществ (N2 и СО; CdCl2 и ZnCl2; Ag2Se и Ag2Te; ВаСОз и BaSiO3; PbWO4 и РЬМоО4) проявляется в близости их Э. Выявление закономерности изменения Э. в рядах подобных веществ, обусловленного различиями в их строении и составе, позволило разработать методы приближённого расчёта Э.

    Знак изменения Э. при химической реакции DS х. р. определяется знаком изменения объёма системы DV х. р.; однако возможны процессы (изомеризация, циклизация), в которых DS х. р. ¹ 0, хотя DV х. р. » 0. В соответствии с уравнением DG = DН ≈ ТDS (G ≈ гиббсова энергия , Н ≈ энтальпия ) знак и абсолютное значение DS х. р. важны для суждения о влиянии температуры на равновесие химическое . Возможны самопроизвольные экзотермические. процессы (DG < 0, DH < 0), протекающие с уменьшением Э. (DS < 0). Такие процессы распространены, в частности, при растворении (например, комплексообразование), что свидетельствует о важности химических взаимодействий между участвующими в них веществами.

    М. X. Карапетьянц.

    Лит.: Клаузиус P., в кн.: Второе начало термодинамики, М.≈Л., 1934, с. 71≈158; Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика, пер. с нем., М., 1955; Майер Дж., Гепперт-Майер М., Статистическая механика, пер. с англ., М., 1952; Де Гроот С., Мазур П., Неравновесная термодинамика, пер. с англ., М., 1964; Зубарев Д. Н., Неравновесная статистическая термодинамика, М., 1971; Яглом А. М., Яглом И. М., Вероятность и информация, 3 изд., М., 1973; Бриллюен Л., Наука и теория информации, пер. с англ., М., 1959. См. также лит. при ст. Термодинамика, Термодинамика неравновесных процессов и Статистическая физика .

Источник: znachenie-slova.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.