Entropia në fushën e fizikës

Desa

Felix - Culpa
Entropia është një shprehje e çrregullimit total ose rastësisë së një sistemi. Entropia fillimisht u prezantua si një term përshkrues në termodinamikën e fizikës dhe kimisë. Kjo bën të mundur formulimin e ligjit të dytë të termodinamikës shumë thjesht. Më vonë, entropia u prezantua vetëm përmes analogjsë, në teorinë e informacionit nga Claude Shannon. Sidoqoftë, ata kanë arritur të krijojnë një teori të vërtetuar, fizike që ndërthur termodinamikën teorike dhe mekanikën statistikore me teorinë e informacionit në një mënyrë të drejtpërdrejtë dhe të matshme. Një sistem i entropisë = 0 është rregulluar në mënyrë të përkryer. Një sistem fizik që i afrohet kësaj është kondensata Bose-Einstein, ku të gjitha grimcat janë në të njëjtën gjendje. Një sistem i teknologjisë së informacionit me entropi = 0 mund të jetë gjithashtu një kompjuter që përmban vetëm 0, ose mund të jetë një biotop që është në homeostazë të përsosur. Sapo një sistem të largohet nga kjo gjendje e "familjaritetit të plotë", entropia rritet në një madhësi më të madhe se 0. Sidoqoftë, ajo nuk mund të kalojë një maksimum të përcaktuar nga p.sh. kapaciteti i ruajtjes së hard drive-it, numri i grimcave në sistemin fizik ose biodiversiteti i sistemit ekologjik. Zakonisht kjo madhësi maksimale e entropisë quhet "çrregullim i përsosur". Fizikantët flasin gjithashtu për ekuilibrin termik. Demoni i Maxwell është një eksperiment logjik që sillet rreth ligjit të 2-të të termodinamikës. Ajo lidh entropinë me energjinë dhe informacionin.
Definicioni
Për një shkëmbim të kthyeshëm të nxehtësisë
{\displaystyle \delta Q_{\text{rev}}}
integrali i rrugës i temperaturës inverse të një procesi të mbyllur është përgjithësisht 0.

{\displaystyle \oint {\frac {\delta Q_{\text{rev}}}{T}}=0}

Meqenëse integrali i rrugës së mbyllur është 0,
{\displaystyle {\frac {\delta Q_{\text{rev}}}{T}}}
është e pavarur nga rruga, domethënë është diferenciali i një funksioni kushtëzues. Ky funksion përcaktohet si entropi:

{\displaystyle dS\equiv {\frac {\delta Q_{\text{rev}}}{T}}}

Një proces i kthyeshëm, adiabatik - d.m.th. një proces pa shkëmbim të nxehtësisë - është pra një proces isentropik - d.m.th. se ka entropi konstante.


Përdorimi i ndryshëm i termit

Edhe në librat shkollorë shkencorë, koncepti i entropisë përdoret ndryshe, dhe shpesh mund të çojë në keqkuptime, por përkufizimet e mëposhtme mund të tregojnë shumë anë të kulturës që rrethon konceptin e entropisë.

Entropia është:
- Energjia që prishet në nxehtësi të pakthyeshme.
- Shumëzimi i vazhdueshëm i Boltzmann-it në logaritmin e një shumës, ku shumësi në një gjendje makro është numri i mikro-gjendjeve që korrespondojnë me gjendjen makro - formula entropike e Boltzmann.
- Numri i mënyrave që gjërat në një sistem mund të rregullohen (shumëzohet me konstanten e Boltzmann).
- Një funksion i modës termodinamik jo-i qëndrueshëm, i matur në numrin e mikro gjendjeve në të cilat mund të ndodhë një sistem, i cili korrespondon me degradimin e energjisë së përdorshme.
- Një masë e drejtpërdrejtë e rastësisë në një sistem.
- Një masë e shpërndarjes së energjisë në një temperaturë të caktuar.
- Një masë e humbjes së pjesshme të aftësisë së sistemit për të kryer punë për shkak të efektit të pakthyeshmërisë.
- Një indeks i tendencës së një sistemi për ndryshime spontane.
- Një masë se sa pak nga energjia e një sistemi mund të merret për tëkryer një punë; gjithashtu një masë e çrregullimit; sa më i madh entropia, aq më i madh është çrregullimi.
- Një parametër që përbën shkallën e çrregullimit në një sistem në nivelin atomik, jonik ose molekular.
- Një masë e çrregullimit të universit ose se sa energji e një sistemi mund të merret për të kryer një punë.

denstoredanske.dk
fysikleksikon.nbi.ku.dk
 
Top