Kas yra entropija fizikoje. Entropija mūsų gyvenime. Susidoroti su Maksvelo demonu

Woody Alleno herojė Whatever Works apibrėžia entropiją taip: sunku įkišti atgal į vamzdelį. dantų pasta... Ji taip pat įdomiai paaiškina Heisenbergo neapibrėžtumo principą – dar vieną priežastį žiūrėti filmą.

Entropija yra netvarkos, chaoso matas. Pasikvietėte draugus į naujametinį vakarėlį, susitvarkėte, išplovėte grindis, padėjote ant stalo užkandį, susitvarkėte gėrimus. Trumpai tariant, jie viską sutvarkė ir pašalino tiek chaoso, kiek galėjo. Tai žemos entropijos sistema

Kas yra entropija paprastais žodžiais: apibrėžimas, kuriose srityse šis terminas vartojamas. Aiškūs entropijos pavyzdžiai gyvenime.

Tikriausiai visi įsivaizduojate, kas nutiks butui, jei vakarėlis bus sėkmingas: visiškas chaosas. Tačiau ryte jūsų žinioje yra didelės entropijos sistema.

Norint sutvarkyti butą, reikia susitvarkyti, tai yra išleisti tam daug energijos. Sistemos entropija sumažėjo, tačiau prieštaravimo antrajam termodinamikos dėsniui nėra – pridėjote energijos iš išorės, ir ši sistema nebeatskirta.

Vienas iš pasaulio pabaigos variantų – terminė visatos mirtis dėl antrojo termodinamikos dėsnio. Visatos entropija pasieks maksimumą ir nieko daugiau joje neįvyks.

Apskritai viskas skamba gana blankiai: gamtoje visi sutvarkyti dalykai linkę į destrukciją, į chaosą. Bet iš kur tada Žemėje atsiranda gyvybė? Visi gyvi organizmai yra neįtikėtinai sudėtingi ir tvarkingi ir kažkaip visą gyvenimą kovoja su entropija (nors galiausiai ji visada laimi.

Viskas labai paprasta. Gyvi organizmai gyvybės procese perskirsto aplink save entropiją, tai yra atiduoda savo entropiją viskam, ką gali. Pavyzdžiui, kai valgome sumuštinį, gražią užsakytą duoną su sviestu paverčiame tuo, kas žinoma. Pasirodo, savo entropiją atidavėme sumuštiniui, bet bendroje sistemoje entropija nesumažėjo.

O jei paimtume žemę kaip visumą, tai visai nėra uždara sistema: saulė aprūpina mus energija kovai su entropija.

Entropijos psichologija.

Entropija – žmogaus ir socialinės aplinkos sąveikos būdas nulemtas to, kad socialinė aplinka, viena vertus, ir asmenybė, iš kitos pusės, gali apimti entropines ir negentropines tendencijas, o jų tam tikros santykio formos kombinatoriškai įmanomos. sąveikos būdai; platus jų spektras leidžia peržengti ribotą asmenybės, kaip stabilios sistemos, veikiančios kintančiomis aplinkos sąlygomis, apibrėžimą.

Jei paimtume mūsų konceptualiame aparate nekintamą ašį „asmenybė – socialinė aplinka“ ir įsivaizduotume jos tarpusavio sukimąsi su ašimi „entropija-negentropija“, kurioje yra atsakymas į klausimą „kaip vyksta sąveika? turime keturias pradines galimybes:

1) socialinės aplinkos negentropinės tendencijos;
2) socialinės aplinkos entropinės tendencijos;
3) negentropinės asmenybės tendencijos;
4) asmenybės entropinės tendencijos.

Būtina trumpai pasilikti prie kiekvieno iš jų aprašymo.

1. Socialinės aplinkos negentropinės tendencijos. Net Baconas kėlė klausimą, kaip žmogus gali egzistuoti socialinės santvarkos sąlygomis ir apskritai iš ko ši socialinė santvarka susideda. Dauguma šiuolaikinių sociologinių teorijų yra skirtos išaiškinti jos prigimtį. Kalbant apie mūsų uždavinį, jie apibūdina galimus sistemos „asmenybė – socialinė aplinka“ parametrus, užtenka pastebėti: žmogus gali būti įtrauktas į formalius ir neformalius santykius, kurių pagrindinė kokybė yra pasikartojimas, aiškumas ir organizuotumas, ritualinės ir stereotipinės socialinės sąlygos – individualaus elgesio situacijos. Yra žinoma, kad visuomenė negali veiksmingai paveikti individo, įtraukto į grupę, jei socialinės įtakos strategija nėra nuosekli, vieninga ir nuosekli.

2. Socialinės aplinkos entropinės tendencijos. Chaoso ir netvarkos, socialinės destabilizacijos ir įrenginio dezorganizacijos elementai įvairiuose jo kūrimo etapuose E. Durkheimas net svarstė būtina sąlyga visuomenės raida, tam tikrų dezorganizacijos elementų buvimas joje. Kaip žinote, jis pabrėžė šį dalyką nagrinėdamas socialinės anomijos ir nusikalstamumo prigimtį. Nesigilindami į E. Durkheimo pažiūrų kritinės analizės detales, norime pabrėžti, kad entropinės tendencijos ypač ryškiai pastebimos mažų socialinių grupių funkcionavime kai kurių formalių ir neformalių žmonių susivienijimų mikrosocialiniame klimate. Pavyzdys – neblaivi kompanija, susijaudinusi minia sporto šou metu, situacija darbo kolektyve su neaiškiu funkcijų ir vaidmenų pasiskirstymu, atsitiktinis susibūrimas žmonių, kurių nesieja bendra gija ir pan.

3. Negentropinės asmenybės tendencijos. Tai reiškia asmens požiūrių ir požiūrių nuoseklumą; jos nuoseklumas ir organizuotumas veiksmuose. Atrodo, kad nereikėtų detaliai nagrinėti žmogaus gyvenimo stabilumo, organizavimo nuoseklumo užtikrinimo ir pasiekimo mechanizmus, nes šis klausimas plačiai aptariamas psichologinėje literatūroje, o jo tyrimui skirta daugybė darbų. Galima tik pabrėžti, kad DN Uznadze mokiniai ir pasekėjai individualaus elgesio ir charakterio bruožų, pasaulio suvokimo ir įsitikinimų stabilumo mechanizmą sieja su požiūrio fiksavimu, su tam tikra fiksuotų nuostatų organizacija, jų sistemine struktūra ir vidine tendencija. link konsolidavimo ir suderinamumo.

4. Entropinės asmenybės tendencijos. Elgesio disociacija, dezorganizacija, veiksmų ir įsitikinimų nenuoseklumas, emocinis nestabilumas yra vidinio chaoso ir individo entropinių tendencijų apraiškos. Neabejotina, kad patologijai būdinga ribojanti entropijos augimo būsena, tačiau taip supaprastinti klausimą būtų neteisinga, neva entropijos augimas siejamas su patologija, o negentropijos augimas – su psichine sveikata. . Be to, esant daugeliui neurozinių sutrikimų, pastebimas per didelis organizuotumas, perkeliamas į patologines ritualizacijos formas, ir, priešingai, praktiškai sveikiems asmenims tam tikromis sąlygomis galima pastebėti entropinių tendencijų padidėjimą. Tai gerai įrodo žinomi L. Festingerio, T. Newcombo ir A. Pepitono, F. G. Zimbardo eksperimentai, susiję su jau iš dalies aptartu deindividuacijos fenomeno tyrimu. Faktas yra tas, kad vienas iš deindividualizacijos rodiklių pagal šias perkrovas yra impulsyvumas ir destruktyvus elgesys, savikontrolės sumažėjimas, chaotiškas elgesys ir intraasmeninių būsenų dezorganizacija. FG Zimbardo glaustai ir aiškiai suformulavo kovą tarp dviejų momentų – chaoso ir tvarkos – žmogaus egzistencijoje: „Amžinoje tvarkos ir chaoso kovoje tikimės individuacijos triumfo, tačiau paslaptingai esame sąmoksle su vidinėmis jėgomis, kylančiomis iš deindividualizacijos gelmės “...

Entropijos filosofija.

ENTROPIJA (iš graikų entropia – posūkis, transformacija) – dalis vidinė energija uždara Visatos sistema arba energetinis kompleksas, kuris negali būti naudojamas, ypač negali pereiti ar paversti mechaniniu darbu. Tikslus entropijos apibrėžimas atliktas naudojant matematinius skaičiavimus. Entropijos poveikis ryškiausiai matomas termodinaminių procesų pavyzdyje. Taigi šiluma niekada iki galo nevirsta mechaniniu darbu, virsta kitomis energijos rūšimis. Pastebėtina, kad grįžtamuose procesuose entropijos reikšmė išlieka nepakitusi, negrįžtamuose – atvirkščiai – nuolat didėja, o šis padidėjimas atsiranda dėl mechaninės energijos mažėjimo. Vadinasi, visus gamtoje vykstančius negrįžtamus procesus lydi mechaninės energijos sumažėjimas, kuris galiausiai turėtų sukelti bendrą paralyžių arba, kitaip tariant, „šiluminę mirtį“. Bet tokia išvada galioja tik tuo atveju, kai Visatos totalitarizmas postuluojamas kaip uždara empirinė duotybė. Kristaus. teologai, remdamiesi entropija, kalbėjo apie pasaulio baigtinumą, naudodami jį kaip Dievo buvimo įrodymą.

Entropija auga. Ar entropija auga izoliuotose sistemose?

Penki mitai apie vystymąsi ir entropiją. Trečiasis mitas.
Pinigus laikome po užraktu, maistą nuo karščio slepiame lede.
Bet žmogus negali gyventi vienatvėje ir užsidaręs.
Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad entropija izoliuotoje sistemoje nemažėja, tai yra išlieka arba didėja. Ar jis gali augti už izoliuotos sistemos ribų?
Iš karto pažymime, kad formuluojant antrąjį principą terminas „sistema“ vartojamas tik dėl trumpumo. Tai reiškia bet kokį elementų rinkinį, o sistema apima ryšius tarp jų ir įgauna tam tikrą vientisumą. Tiek ryšiai, tiek vientisumas gali tik sulėtinti entropijos augimą, neįskaitant kai kurių (galbūt sistemai nepageidaujamų) būsenų. Jokiu kitu požiūriu nuoseklumas antrajam principui nėra svarbus.
Izoliacijos reikalavimas kyla dėl to, kad iš atviros sistemos entropija gali būti eksportuojama ir išsklaidyta aplinkoje. Tačiau izoliuotai elementų rinkiniui išsibalansavus, pasiekus labiausiai tikėtiną makrobūseną, entropija, pasiekusi maksimumą, toliau augti negali.
Entropijos augimas įmanomas tik esant kažkokiai nepusiausvyrai, kuri neatsiras tol, kol atsinaujins energijos įtekėjimas iš išorės arba jos nutekėjimas. Ne veltui daiktus dedame į izoliuotas saugyklas – taip užkertamas kelias išoriniams poveikiams, kurie prisideda prie pusiausvyros sutrikimo ir tolesnio entropijos augimo. Todėl izoliacija, kaip ir sistemiškumas, neprisideda prie entropijos augimo, o tik garantuoja jos nesumažėjimą. Entropija auga daugiausia už izoliuotos sistemos, atviroje aplinkoje.
Nors klasikinė antrojo principo formuluotė nepasako, kaip kinta entropija atvirose sistemose ir aplinkose, tai nėra didelė problema. Užtenka mintyse atskirti aplinkos atkarpą ar grupę atvirų sistemų, kurios dalyvauja procese ir nepatiria išorinių poveikių ir laiko jas viena izoliuota sistema. Tada jų bendra entropija neturėtų mažėti. Taip argumentavo W. Ashby, pavyzdžiui, vertindamas vienos sistemos poveikį kitai, o I. Prigožinas – svarstydamas dissipatyvias struktūras.
Dar blogiau, kad didelė klasė procesų, kuriuose auga entropija, o būtent išorinių jėgų veikiamose sistemose trikdžių kaupimosi procesai tarsi išeina iš antrojo principo veikimo – juk jie negali vykti izoliuotose sistemose!
Todėl dėsnį geriau būtų suformuluoti taip: bet koks savaiminis energijos, masės, informacijos virsmo procesas nesumažina visų sistemų ir su juo susijusių aplinkos dalių suminės entropijos. Tokioje formuluotėje pašalinamas per didelis nuoseklumo reikalavimas, užtikrinama izoliacija, atsižvelgiant į visus procese dalyvaujančius elementus, o įstatymo galiojimas patvirtinamas visiems savaiminiams procesams.

Entropija paprastais žodžiais. Kas yra entropija paprastais žodžiais

Dažniausiai žodis „entropija“ randamas, žinoma, klasikinėje fizikoje. Tai viena sunkiausių šio mokslo sampratų, todėl net fizikos universitetų studentai dažnai susiduria su šio termino suvokimo problemomis. Tai, žinoma, yra fizikinis rodiklis, tačiau svarbu suprasti vieną faktą – entropija nėra panaši į įprastas tūrio, masės ar slėgio sąvokas, nes entropija yra būtent konkrečios nagrinėjamos materijos savybė.

Paprastais žodžiais tariant, entropija yra rodiklis, nurodantis, kiek informacijos apie tam tikrą dalyką nežinome. Na, pavyzdžiui, į klausimą, kur aš gyvenu, aš jums atsakysiu – Maskvoje. Tai labai konkreti koordinatė – sostinė Rusijos Federacija- Tačiau Maskva yra gana didelis miestas, todėl jūs vis dar nežinote tikslios informacijos apie mano vietą. Bet kai pasakysiu savo, pavyzdžiui, pašto kodą, entropija apie mane, kaip objektą, sumažės.

Tai nėra visiškai tiksli analogija, todėl aiškumo dėlei pateiksime dar vieną pavyzdį. Tarkime, paimkime dešimt šešiakampių kauliukų. Numeskime juos visus paeiliui, tada aš jums pasakysiu bendrą nukritusių rodiklių skaičių – trisdešimt. Remdamiesi visų rezultatų suma, negalėsite tiksliai pasakyti, kuri figūra ir ant kurio kauliuko iškrito – tam tiesiog neturite pakankamai duomenų. Mūsų atveju kiekvienas iškritęs skaitmuo fizikų kalba bus vadinamas mikrobūkle, o suma, lygi trisdešimčiai, tuo pačiu fiziniu dialektu – makrobūkle. Jei paskaičiuotume, kiek galimų mikrobūsenų iš viso gali duoti trys dešimtys, padarytume išvadą, kad jų skaičius siekia beveik tris milijonus verčių. Naudojant specialią formulę, šiame tikimybiniame eksperimente galime apskaičiuoti entropijos indeksą – šeši su puse. Galite paklausti, iš kur atsirado pusė? Ši trupmeninė dalis atsiranda dėl to, kad numeruodami septinta tvarka galime operuoti tik su trimis skaičiais – 0, 1 ir 2.

Entropija biologijoje. Entropija (nurodymas)

Entropija:

• Entropija yra negrįžtamo energijos išsklaidymo matas, realaus proceso nukrypimo nuo idealaus matas.
• Termodinaminė entropija – termodinaminės sistemos būsenos funkcija
• Entropija (biologija) yra biologinės įvairovės matavimo vienetas biologinėje ekologijoje.
• Informacijos entropija yra informacijos atsitiktinumo matas, bet kurio pirminės abėcėlės simbolio atsiradimo neapibrėžtumas.
• Entropija yra lygiavertis decentralizuotas kompiuterių ryšių tinklas, sukurtas taip, kad būtų atsparus tinklo cenzūrai.
• Topologinė entropija
• Metrinė entropija
• Dinaminės sistemos entropija
• Diferencialinė entropija
• Kalbos entropija – tai statistinė teksto tam tikra kalba arba pačios kalbos funkcija, kuri lemia informacijos kiekį teksto vienete.
• Entropija (žurnalas) yra tarptautinis tarpdisciplininis žurnalas adresu Anglų kalba entropijos ir informacijos tyrimai.

• „Entropija“ – 2012 m. vaidybinis Mariaus Sahakyan filmas.
• Entropija ( stalo žaidimas) (angl. Entropy) yra 1977 m. Erico Solomon ir 1994 m. Augustine Carreno stalo žaidimas.

Vaizdo įrašas apie entropiją

Entropijos pavyzdžiai. Įvadas

Entropija

Svetimžodžių žodyne yra toks entropijos apibrėžimas: entropija - 1) fizikoje - vienas iš kūno ar kūnų sistemos šiluminę būseną apibūdinančių dydžių; vidinio sistemos sutrikimo matas; visų procesų, vykstančių uždaroje sistemoje, entropija arba didėja (negrįžtami procesai), arba išlieka pastovi (grįžtamieji procesai); 2) informacijos teorijoje - situacijos neapibrėžtumo matas (atsitiktinis kintamasis), turintis baigtinį ar lyginį baigčių skaičių, pavyzdžiui, eksperimentas, prieš kurį rezultatas nėra tiksliai žinomas.

Pirmą kartą entropijos sąvoką į mokslą įvedė Clausius 1865 m. kaip logišką Carnot termodinamikos plėtrą.

Tačiau šią sąvoką charakterizuoju kaip chaoso matą. Mano nuomone, tai šiuo metu pati optimaliausia tema, nes ji visiškai susijusi su gyvenimu. Entropija yra visame kame. Gamtoje, žmoguje, įvairiuose moksluose. Net ir žmogaus gimimas įsčiose prasideda nuo chaoso. Entropija taip pat gali būti siejama su planetos formavimu, nes iki Dievo pasirodymo Žemėje visi gamtos reiškiniai ir viskas, kas buvo planetoje, buvo aukšto laipsnio entropijoje. Tačiau po septynių dienų planeta įgavo tvarkingą išvaizdą, tai yra, viskas stojo į savo vietas.

Remdamasis savo išvadomis, norėčiau šį reiškinį panagrinėti plačiau ir, taip sakant, sumažinti šio reiškinio supratimo entropiją.

Didumas	Skaičiavimo formulė	Reikšmė
Bendra matomos dalies S entropija (\ displaystyle S)	4π3sγlH03 (\ displaystyle (\ frac (4 \ pi) (3)) s _ (\ gamma) l_ (H_ (0)) ^ (3))	~1088 (\ displaystyle \ sim 10 ^ (88))
Specifinė fotonų dujų entropija sγ (\ displaystyle s _ (\ gamma))	8π290T03 (\ displaystyle (\ frac (8 \ pi ^ (2)) (90)) T_ (0) ^ (3))	≈1,5103 (\ ekrano stilius \ apytiksliai 1,510 ^ (3)) cm-3

Visatos entropija yra dydis, apibūdinantis netvarkos laipsnį ir Visatos šiluminę būseną. Klasikinis entropijos apibrėžimas ir jos apskaičiavimo metodas netinka Visatai, nes joje veikia gravitacijos jėgos, o pati materija nesudaro uždaros sistemos. Tačiau galima įrodyti, kad bendra entropija yra išsaugota pridedamame tūryje.

Santykinai lėtai besiplečiančioje Visatoje entropija lydinčiame tūryje yra išsaugota, o pagal dydį entropija yra lygi fotonų skaičiui.

Entropijos išsaugojimo Visatoje dėsnis

Bendruoju atveju vidinės energijos prieaugis turi tokią formą:

Atsižvelgkime į tai, kad dalelių cheminis potencialas yra vienodos vertės ir priešingo ženklo:

Jei laikysime, kad plėtimas yra pusiausvyros procesas, tada paskutinę išraišką galima pritaikyti pridedamam tūriui (V∝a3 (\ displaystyle V \ propto a ^ (3)), kur a (\ displaystyle a) yra "spindulys "visatos). Tačiau pridedamame tūryje skirtumas tarp dalelių ir antidalelių išlieka. Atsižvelgdami į šį faktą, turime:

Tačiau apimties pasikeitimo priežastis yra plėtra. Jei dabar, atsižvelgdami į šią aplinkybę, paskutinę išraišką atskirsime laike:

Dabar, jei pakeisime į sistemą įtrauktą tęstinumo lygtį:

Pastarasis reiškia, kad pridedamame tūryje išsaugoma entropija.

Frydricho karūnavimas Karaliaučiaus pilies bažnyčioje

Frydrichas, Brandenburgo kurfiursto Frydricho Vilhelmo, praminto Didžiuoju Kurfiurstu, sūnus, gimė Karaliaučiuje 1657 m. liepos 11 d. iš pirmosios tėvo žmonos Luizės Henrietos. Vyresniojo brolio Karlo Emilio mirtis 1674 m. atvėrė jam kelią į karūną.

Prastos sveikatos, be stuburo, lengvai paveikiamas, buvo linkęs į pompastiką ir puošnumą. Stulbinantį jo ir tėvo skirtumą pastebėjo visi istorikai – charakterio, pažiūrų ir siekių skirtumą. Lavis Fredericką taikliai vadina vargingos šeimos sūnumi palaidūnu. Kartu su aistra prabangai buvo ir Frederiko III garbinimas viskam, kas prancūziška. 1689 m. Deutsch-französische Modegeist sako: „Dabar viskas turi būti prancūziška: Prancūzų kalba, prancūziški drabužiai, prancūzų virtuvė, stalo reikmenys, prancūziški šokiai, prancūziška muzika ir prancūzų liga. Išdidi, apgaulinga, sugedusi prancūzų dvasia visiškai užmigdė vokiečius. Kiemo priežiūrai per metus buvo išleista iki 820 000 talerių, tai yra tik 10 000 talerių mažiau nei visos valstybės civilinės administracijos išlaikymui. Frydrichas II apibūdino savo senelį žodžiais: „Puikus mažuose dalykuose ir mažas dideliuose“.

Veiksmingiausias šilumos variklio ciklas yra Karnot šilumos ciklas. Jį sudaro du izoterminiai ir du adiabatiniai procesai. Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad ne visa šiluminiam varikliui tiekiama šiluma gali būti panaudota darbams atlikti. Tokio variklio, kuris įgyvendina Carnot ciklą, efektyvumas suteikia ribinę vertę tos jo dalies, kuri gali būti naudojama šiems tikslams.

Keletas žodžių apie fizinių procesų grįžtamumą

Fizinis (ir siaurąja termodinamine prasme) procesas tam tikroje kūnų sistemoje (įskaitant kietosios medžiagos, skysčiai, dujos) yra grįžtamasis, jei jį atlikus galima atkurti būklę, kurios sistema buvo prieš pradedant. Jei proceso pabaigoje jis negali grįžti į pradinę būseną, tai yra negrįžtama.

Grįžtamieji procesai gamtoje nevyksta. Tai idealizuotas tikrovės modelis, savotiškas instrumentas fizikos tyrimams. Tokio proceso pavyzdys yra Karnot ciklas. Idealus šilumos variklis yra tikros sistemos modelis, įgyvendinantis procesą, pavadintą prancūzų fiziko Sadi Carnot, kuris jį pirmą kartą aprašė, vardu.

Kas lemia procesų negrįžtamumą?

Tai lemiantys veiksniai yra šie:

• šilumos srautai nuo šilumos šaltinio iki vartotojo su baigtiniu temperatūrų skirtumu tarp jų;
• neribotas dujų išsiplėtimas;
• dviejų dujų maišymas;
• trintis;
• elektros srovės perėjimas per varžą;
• neelastinga deformacija;
• cheminės reakcijos.

Procesas yra negrįžtamas, jei yra kuris nors iš šių veiksnių. Idealus Carnot ciklas yra grįžtamasis procesas.

Vidiniai ir išoriniai grįžtami procesai

Kai procesas vykdomas, jo negrįžtamumo veiksniai gali būti tiek pačioje kūnų sistemoje, tiek šalia jos. Ji vadinama vidiniu grįžtamuoju, jei sistemą galima atkurti į tą pačią pusiausvyros būseną, kurioje ji buvo pradžioje. Tuo pačiu metu jo viduje negali būti negrįžtamumo veiksnių, kol vyksta nagrinėjamas procesas.

Jei procese už sistemos ribų nėra negrįžtamumo veiksnių, tai vadinama išoriškai grįžtamuoju.

Procesas vadinamas visiškai grįžtamu, jei jis yra grįžtamas tiek iš vidaus, tiek iš išorės.

Kas yra Karnot ciklas?

Šiame procese, įgyvendintame idealiu šilumos varikliu, darbinis skystis - šildomos dujos - atlieka mechaninį darbą dėl šilumos, gaunamos iš aukštos temperatūros šilumos rezervuaro (šildytuvo), taip pat atiduoda šilumą į žemos temperatūros šilumos rezervuarą ( šaldytuvas).

Carnot ciklas yra vienas garsiausių grįžtamųjų ciklų. Jį sudaro keturi grįžtami procesai. Ir nors tokios kilpos praktiškai nepasiekiamos, jos nustato viršutines tikrų kilpų veikimo ribas. Teoriškai parodyta, kad šis tiesioginis ciklas šiluminę energiją (šilumą) paverčia mechaniniu darbu maksimaliu įmanomu efektyvumu.

Kaip idealios dujos atlieka Carnot ciklą?

Apsvarstykite idealų šilumos variklį su dujų balionu ir stūmokliu. Keturi tokios mašinos grįžtamojo ciklo procesai:

1. Grįžtamasis izoterminis plėtimasis. Proceso pradžioje balione esančių dujų temperatūra yra T H. Per baliono sieneles jos susisiekia su šildytuvu, kurio temperatūrų skirtumas su dujomis yra be galo mažas. Vadinasi, atitinkamo negrįžtamumo faktoriaus baigtinio temperatūrų skirtumo pavidalu nėra ir vyksta grįžtamasis šilumos perdavimo procesas iš šildytuvo į darbinį skystį – dujas. Jo vidinė energija auga, plečiasi lėtai, dirbdama stūmoklio judėjimo darbą ir išlikdama pastovioje temperatūroje T H. Bendras šilumos kiekis, kurį šildytuvas perduoda dujoms šio proceso metu, yra lygus Q H, tačiau tik dalis jos vėliau paverčiama darbu.

2. Grįžtamasis adiabatinis išsiplėtimas. Šildytuvas pašalinamas ir Carnot dujos lėtai plečiasi toliau adiabatiniu būdu (su pastovia entropija) be šilumos mainų per cilindro sieneles ar stūmoklį. Jo darbas judinant stūmoklį sumažina vidinę energiją, kuri išreiškiama temperatūros sumažėjimu nuo T H iki T L. Jei darysime prielaidą, kad stūmoklis juda be trinties, tada procesas yra grįžtamas.

3. Grįžtamasis izoterminis suspaudimas. Cilindras liečiamas su šaldytuvu, kurio temperatūra T L. Stūmoklis stumiamas atgal išorės jėgos, atliekančios dujų suspaudimo darbą. Tuo pačiu metu jo temperatūra išlieka lygi T L, o procesas, įskaitant šilumos perdavimą iš dujų į šaldytuvą ir suspaudimą, išlieka grįžtamas. Bendras šilumos kiekis, pašalintas iš dujų į šaldytuvą, yra lygus Q L.

4. Grįžtamasis adiabatinis suspaudimas. Aušintuvas pašalinamas ir dujos lėtai toliau suspaudžiamos adiabatiniu būdu (esant pastoviai entropijai). Jo temperatūra pakyla nuo T L iki T N. Dujos grįžta į pradinę būseną, o tai užbaigia ciklą.

Carnot principai

Jei procesai, sudarantys šilumos variklio Carnot ciklą, yra grįžtami, tada jis vadinamas grįžtamuoju šilumos varikliu. Priešingu atveju turime negrįžtamą jos versiją. Praktiškai tokie yra visi šiluminiai varikliai, nes grįžtamųjų procesų gamtoje nėra.

Carnot suformulavo principus, kurie yra antrojo termodinamikos dėsnio pasekmė. Jie išreiškiami taip:

1. Negrįžtamo šiluminio variklio efektyvumas visada yra mažesnis nei reversinio, veikiančio iš tų pačių dviejų šilumos rezervuarų.

2. Visų reversinių šilumos variklių, veikiančių iš tų pačių dviejų šilumos rezervuarų, efektyvumas yra vienodas.

Tai yra, reversinio šilumos variklio efektyvumas nepriklauso nuo naudojamo darbinio skysčio, jo savybių, ciklo trukmės ir šilumos variklio tipo. Tai tik rezervuarų temperatūros funkcija:

čia Q L – šiluma, perduota į žemos temperatūros rezervuarą, kurio temperatūra yra T L; Q H - šiluma, perduodama iš aukštos temperatūros rezervuaro, kurio temperatūra yra T H; g, F – bet kokios funkcijos.

Carnot šiluminis variklis

Jis vadinamas šilumos varikliu, kuris veikia grįžtamuoju Carnot ciklu. Bet kurio šiluminio variklio šiluminis efektyvumas, grįžtamas ar ne, apibrėžiamas kaip

η th = 1 – Q L / Q H,

čia Q L ir Q H yra šilumos kiekiai, atitinkamai perduodami per ciklą į žemos temperatūros baką esant T L temperatūrai ir iš aukštos temperatūros rezervuaro esant temperatūrai T H. Reversinių šiluminių variklių šiluminis efektyvumas gali būti išreikštas šių dviejų rezervuarų absoliučiomis temperatūromis:

η th = 1 - T L / T H.

Carnot šilumos variklio efektyvumas yra didžiausias efektyvumas, kurį gali pasiekti šilumos variklis, kai jis veikia tarp aukštos temperatūros rezervuaro esant T H ir žemos temperatūros rezervuaro esant T L. Visų negrįžtamų šilumos variklių, veikiančių tarp tų pačių dviejų rezervuarų, efektyvumas yra mažesnis.

Atvirkštinis procesas

Aptariamas ciklas yra visiškai grįžtamas. Jo šaldymo versija gali būti pasiekta, jei visi į jį įtraukti procesai yra atvirkštiniai. Tokiu atveju Karno ciklo darbas naudojamas temperatūrų skirtumui sukurti, t.y. šiluminė energija. Atvirkštinio ciklo metu dujos gauna šilumos kiekį Q L iš žemos temperatūros rezervuaro, o šilumos kiekis Q H joms atiduodamas aukštos temperatūros šilumos rezervuare. Ciklui užbaigti reikia energijos W net, in. Jis lygus figūros plotui, kurį riboja dvi izotermos ir du adiabatai. Karno ciklų pirmyn ir atgal PV diagramos parodytos paveikslėlyje žemiau.

Šaldytuvas ir šilumos siurblys

Šaldytuvas arba šilumos siurblys, įgyvendinantis atvirkštinį Carnot ciklą, vadinamas Carnot šaldytuvu arba Carnot šilumos siurbliu.

Reversinio arba negrįžtamo šaldytuvo (η R) arba šilumos siurblio (η HP) efektyvumas apibrėžiamas taip:

čia Q N yra šilumos kiekis, pašalintas į aukštos temperatūros baką;
Q L - šilumos kiekis, gaunamas iš žemos temperatūros rezervuaro.

Reversiniams šaldytuvams arba šilumos siurbliams, tokiems kaip Carnot šaldytuvai arba šilumos siurbliai Carnot, efektyvumą galima išreikšti absoliučiomis temperatūromis:

čia T H = absoliuti temperatūra aukštos temperatūros rezervuare;
T L = absoliuti temperatūra žemos temperatūros bake.

η R (arba η HP) yra didžiausias šaldytuvo (arba šilumos siurblio) efektyvumas, kurį jie gali pasiekti dirbant tarp aukštos temperatūros bako esant T H ir žemos temperatūros bako esant T L. Visų negrįžtamų šaldytuvų ar šilumos siurblių, veikiančių tarp tų pačių dviejų bakų, efektyvumas yra mažesnis.

Buitinis šaldytuvas

Pagrindinė namų šaldytuvo idėja yra paprasta: jis naudoja aušalo išgaravimą, kad sugertų šilumą iš šaldytuvo vėsioje erdvėje. Bet kuriame šaldytuve yra keturios pagrindinės dalys:

• Kompresorius.
• Vamzdinis radiatorius už šaldytuvo.
• Plėtimosi vožtuvas.
• Šilumos mainų vamzdeliai šaldytuvo viduje.

Atvirkštinis Carnot ciklas, kai šaldytuvas veikia, atliekamas tokia tvarka:

• Adiabatinis suspaudimas. Kompresorius suspaudžia šaltnešio garus, padidindamas jų temperatūrą ir slėgį.
• Izoterminis suspaudimas. Aukštos temperatūros šaltnešio garai, suspausti kompresoriaus, išsklaido šilumą į aplinką (aukštos temperatūros rezervuarą), tekėdami per radiatorių už šaldytuvo ribų. Šaltnešio garai kondensuojami (suspaudžiami) į skystą fazę.
• Adiabatinis išsiplėtimas. Skystas šaltnešis teka per plėtimosi vožtuvą, kad sumažintų jo slėgį.
• Izoterminis plėtimasis. Šaltas skystas šaltnešis išgaruoja, kai jis praeina pro šaldytuvo viduje esančius šilumos mainų vamzdelius. Garavimo procese jo vidinė energija didėja, o šį augimą užtikrina šilumos ištraukimas iš vidinės šaldytuvo erdvės (žemos temperatūros bako), dėl ko jis vėsta. Tada dujos patenka į kompresorių vėl suspausti. Kartojamas atvirkštinis Carnot ciklas.

Singuliarumas. Komentarai (1)

Teorija ir praktika yra svetainė apie šiuolaikines žinias. Naudoti T&P medžiagą leidžiama tik gavus išankstinį autorių teisių turėtojų sutikimą. Visos teisės į paveikslėlius ir tekstus priklauso jų autoriams. Svetainėje gali būti turinio, kuris nėra skirtas jaunesniems nei 16 metų asmenims.

• apie projektą
• svetainės žemėlapį
• Kontaktai
• Užduoti klausimą

• Paslaugų teikimo sąlygos
• Konfidencialumas
• Specialūs projektai
• Facebook
• Susisiekus su
• Twitter
• Telegrama

Prisiregistruokite prie T&P

Mes atsiųsime jums svarbiausią T&P medžiagą ir rinkinius. Trumpas ir be šiukšlių.

Spustelėdami mygtuką sutinkate su asmens duomenų tvarkymu ir sutinkate su privatumo politika.

Entropija yra žodis, kurį daugelis girdėjo, bet mažai kas supranta. Ir tenka pripažinti, kad iki galo suvokti šio reiškinio esmę tikrai sunku. Tačiau tai neturėtų mūsų gąsdinti. Daug ką supančių dalykų mes, tiesą sakant, galime paaiškinti tik paviršutiniškai. Ir mes nekalbame apie kokio nors konkretaus individo suvokimą ar žinias. Nr. Mes kalbame apie visą žmonijos turimų mokslo žinių bagažą.

Didelės spragos egzistuoja ne tik galaktinio masto žiniose, pavyzdžiui, klausimais apie kirmgraužas, bet ir to, kas mus supa visą laiką. Pavyzdžiui, vis dar diskutuojama apie fizinę šviesos prigimtį. O kas gali sutvarkyti laiko sampratą? Yra labai daug panašių klausimų. Tačiau šiame straipsnyje pagrindinis dėmesys bus skiriamas entropijai. Daugelį metų mokslininkai kovojo su „entropijos“ sąvoka. Chemija ir fizika tai žengia koja kojon.Pabandysime išsiaiškinti, kas tapo žinoma iki mūsų laikų.

Sąvokos pristatymas mokslo bendruomenėje

Pirmą kartą entropijos sąvoką į specialistų aplinką pristatė iškilus vokiečių matematikas Rudolfas Julius Emmanuelis Clausius. Paprastais žodžiais tariant, mokslininkas nusprendė išsiaiškinti, kur eina energija. Kokia prasme? Norėdami iliustruoti, mes nesiremsime į daugybę matematiko eksperimentų ir sudėtingų išvadų, o paimsime pavyzdį, kuris mums labiau žinomas iš Kasdienybė.

Turėtumėte tai gerai žinoti, kai kraunate, tarkime, akumuliatorių Mobilusis telefonas, energijos kiekis, kuris bus sukauptas baterijose, bus mažesnis nei iš tikrųjų gaunama iš tinklo. Yra tam tikrų nuostolių. O kasdieniame gyvenime esame įpratę. Tačiau faktas yra tas, kad panašių nuostolių atsiranda ir kitose uždarose sistemose. O fizikams ir matematikams tai jau rimta problema. Šio klausimo tyrinėjimu užsiėmė ir Rudolfas Klausius.

Dėl to jis išvedė įdomiausią faktą. Jei mes vėl pašalinsime sudėtingą terminologiją, jis bus sumažintas iki to, kad entropija yra skirtumas tarp idealaus ir realaus proceso.

Įsivaizduokite, kad turite parduotuvę. O greipfrutų pardavimui gavote 100 kilogramų po 10 tugrų už kilogramą. Sudėjus 2 tugrų antkainį už kilogramą, pardavus gausite 1200 tugrų, atiduosite tiekėjui reikiamą sumą ir pasiliksite sau dviejų šimtų tugrų pelną.

Taigi, tai buvo idealaus proceso aprašymas. Ir bet kuris prekybininkas žino, kad kol visi greipfrutai bus parduoti, jie jau spės išdžiūti 15 proc. O 20 procentų visiškai supūs, ir juos tiesiog teks nurašyti. Bet tai jau tikras procesas.

Taigi entropijos sąvoka, kurią į matematinę aplinką įvedė Rudolfas Clausius, apibrėžiama kaip sistemos ryšys, kuriame entropijos padidėjimas priklauso nuo sistemos temperatūros santykio su absoliutaus nulio verte. Tiesą sakant, tai parodo iššvaistomos (prarastos) energijos vertę.

Chaoso matas

Taip pat galima su tam tikru įsitikinimu teigti, kad entropija yra chaoso matas. Tai yra, jei paprasto studento kambarį paimsime kaip uždaros sistemos modelį, tada mokyklos uniforma, kuri nebuvo nuimta į vietą, jau apibūdins tam tikrą entropiją. Tačiau jo reikšmė šioje situacijoje bus maža. Bet jei, be to, išbarstysite žaislus, atnešite spragėsių iš virtuvės (natūralu, šiek tiek numesdami) ir palikite visus vadovėlius sumaišytus ant stalo, tada sistemos entropija (o šiuo konkrečiu atveju šio kambario) labai padidės.

Sudėtinga medžiaga

Materijos entropija yra labai sunkiai apibūdinamas procesas. Per pastarąjį šimtmetį daugelis mokslininkų prisidėjo prie jo veikimo mechanizmo tyrimo. Be to, entropijos sąvoką vartoja ne tik matematikai ir fizikai. Ji taip pat turi pelnytą vietą chemijoje. O kai kurie meistrai tuo aiškina net psichologinius procesus žmonių santykiuose. Atsekime trijų fizikų formuluočių skirtumus. Kiekvienas iš jų atskleidžia entropiją iš kitos pusės, o jų derinys padės mums nupiešti holistiškesnį paveikslą.

Klausiaus pareiškimas

Šilumos perdavimo procesas iš žemesnės temperatūros kūno į aukštesnės temperatūros yra neįmanomas.

Patikrinti šį postulatą nėra sunku. Niekada nesušildysi, tarkime, sušalusio šuniuko šaltomis rankomis, kad ir kaip norėtum jam padėti. Todėl turėsite įkišti jį į krūtinę, kur temperatūra yra aukštesnė nei jo šiuo metu.

Tomsono pretenzija

Neįmanomas procesas, kurio rezultatas būtų darbo atlikimas dėl šilumos, paimtos iš vieno kūno.

O jei visai paprastai, tai reiškia, kad amžinojo varymo mašinos sukurti fiziškai neįmanoma. Uždarosios sistemos entropija neleis.

Boltzmanno pareiškimas

Entropija negali mažėti uždarose sistemose, tai yra tose, kurios negauna išorinės energijos paramos.

Ši formuluotė sukrėtė daugelio evoliucijos teorijos šalininkų tikėjimą ir privertė juos rimtai susimąstyti apie protingo Kūrėjo egzistavimą Visatoje. Kodėl?

Nes pagal nutylėjimą uždaroje sistemoje entropija visada didėja. Tai reiškia, kad chaosas didėja. Jį galima sumažinti tik naudojant išorinį energijos tiekimą. Ir mes kasdien laikomės šio įstatymo. Jei neprižiūrėsite sodo, namo, automobilio ir pan., jie tiesiog sunyks.

Mega mastu mūsų Visata taip pat yra uždara sistema. Ir mokslininkai priėjo prie išvados, kad pats mūsų egzistavimas turėtų liudyti, kad iš kažkur ateina šis išorinis energijos tiekimas. Todėl šiandien niekas nesistebi, kad astrofizikai tiki Dievą.

Laiko strėlė

Kitas labai protingas entropijos pavyzdys gali būti laikomas laiko strėle. Tai yra, entropija parodo, kuria kryptimi procesas judės fiziškai.

Iš tiesų mažai tikėtina, kad sužinoję apie sodininko atleidimą tikėsite, kad teritorija, už kurią jis buvo atsakingas, taps tvarkingesnė ir išpuoselėta. Greičiau atvirkščiai – nesamdęs kito darbininko, po kurio laiko net ir gražiausias sodas sunyks.

Entropija chemijoje

„Chemijos“ disciplinoje entropija yra svarbus rodiklis. Kai kuriais atvejais jo vertė turi įtakos cheminių reakcijų eigai.

Kas nematė kadrų iš vaidybinių filmų, kuriuose herojai labai atsargiai nešė indus su nitroglicerinu, bijodami neatsargiu aštriu judesiu sukelti sprogimą? Tai buvo Vaizdinė Pagalbaį entropijos veikimo cheminėje medžiagoje principą. Jei jo indikatorius pasiektų kritinį lygį, prasidėtų reakcija, dėl kurios įvyksta sprogimas.

Netvarkos tvarka

Dažniausiai teigiama, kad entropija yra chaoso troškimas. Apskritai žodis „entropija“ reiškia transformaciją arba sukimąsi. Jau sakėme, kad tai apibūdina veiksmą. Dujų entropija šiame kontekste yra labai įdomi. Pabandykime įsivaizduoti, kaip tai vyksta.

Imame uždarą sistemą, susidedančią iš dviejų sujungtų talpyklų, kurių kiekvienoje yra dujos. Slėgis konteineriuose, kol jie buvo hermetiškai sujungti vienas su kitu, buvo skirtingas. Įsivaizduokite, kas atsitiko molekuliniame lygmenyje, kai jie buvo sujungti.

Molekulių minia, kuriai buvo daromas stipresnis spaudimas, iškart nuskubėjo pas savo bičiulius, kurie anksčiau gyveno gana laisvai. Taigi jie ten padidino spaudimą. Tai galima palyginti su vandens purslais vonios kambaryje. Pabėgusi į vieną pusę, ji iškart puola į kitą. Taip pat ir mūsų molekulės. O mūsų sistemoje, idealiai izoliuotoje nuo išorinių poveikių, jie stumsis tol, kol visame tūryje bus nustatyta nepriekaištinga pusiausvyra. O dabar, kai aplink kiekvieną molekulę bus lygiai tiek pat erdvės, kaip ir kaimyninėje, viskas nurims. Ir tai bus didžiausia entropija chemijoje. Posūkiai ir virsmai sustos.

Standartinė entropija

Mokslininkai neatsisako bandymų organizuoti ir klasifikuoti net netvarką. Kadangi entropijos vertė priklauso nuo gretutinių sąlygų rinkinio, buvo įvesta „standartinės entropijos“ sąvoka. Reikšmės apibendrinamos specialiose lentelėse, kad galėtumėte lengvai atlikti skaičiavimus ir išspręsti įvairias taikomas problemas.

Pagal numatytuosius nustatymus standartinės entropijos vertės laikomos vienos atmosferos slėgio ir 25 laipsnių Celsijaus temperatūros sąlygomis. Kylant temperatūrai, šis indikatorius taip pat kyla.

Kodai ir šifrai

Taip pat yra informacinė entropija. Jis skirtas padėti užšifruoti užkoduotus pranešimus. Kalbant apie informaciją, entropija yra tikimybės, kad informacija yra nuspėjama, vertė. Paprastai tariant, taip bus lengva sulaužyti perimtą šifrą.

Kaip tai veikia? Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad užkoduoto pranešimo neįmanoma suprasti neturint bent kai kurių pradinių duomenų. Tačiau taip nėra. Čia atsiranda tikimybė.

Įsivaizduokite puslapį su užšifruotu pranešimu. Žinote, kad buvo vartojama rusų kalba, bet personažai visiškai nepažįstami. Kur pradėti? Pagalvokite: kokia tikimybė, kad šiame puslapyje atsiras raidė „ъ“? O galimybė užkliūti už „o“ raidės? Jūs gaunate sistemą. Dažniausiai pasitaikantys simboliai yra apskaičiuojami (o rečiausiai – tai irgi svarbus rodiklis) ir lyginami su kalbos, kuria buvo sukurtas pranešimas, ypatumais.

Be to, yra dažnų, o kai kuriomis kalbomis ir nekintančių raidžių derinių. Šios žinios taip pat naudojamos iššifruojant. Beje, tokį metodą apsakyme „Šokantys vyrai“ naudoja garsusis Šerlokas Holmsas. Taip pat kodai buvo nulaužti Antrojo pasaulinio karo išvakarėse.

O informacijos entropija sukurta siekiant padidinti kodavimo patikimumą. Išvestinių formulių dėka matematikai gali analizuoti ir tobulinti šifruotojų siūlomas parinktis.

Tamsiosios materijos ryšys

Yra daugybė teorijų, kurios vis dar laukia patvirtinimo. Vienas iš jų entropijos reiškinį sieja su palyginti neseniai atrastu Sakoma, kad prarasta energija tiesiog paverčiama tamsiąja. Astronomai pripažįsta, kad mūsų Visatoje tik 4 proc. sudaro mums žinomos medžiagos. O likusieji 96 procentai yra užimti tuo, kas šiuo metu yra neištirta – tamsa.

Tokį pavadinimą jis gavo dėl to, kad nesąveikauja su elektromagnetine spinduliuote ir jos neskleidžia (kaip ir visi anksčiau žinomi Visatos objektai). Todėl šiuo mokslo vystymosi etapu tamsiosios medžiagos ir jos savybių tyrimas neįmanomas.

taip pat žr "Fizinis portalas"

Entropija gali būti aiškinama kaip tam tikros sistemos neapibrėžtumo (sutrikimo) matas, pavyzdžiui, tam tikra patirtis (testas), kurios rezultatai gali būti skirtingi, taigi ir informacijos kiekis. Taigi kitas entropijos aiškinimas yra sistemos informacinis pajėgumas. Su šiuo aiškinimu siejamas faktas, kad entropijos sampratos informacijos teorijoje kūrėjas (Claude'as Shannonas) pirmiausia panoro pavadinti šį dydį. informacija.

H = log ⁡ N ¯ = - ∑ i = 1 N p i log ⁡ p i. (\ displaystyle H = \ log (\ overline (N)) = - \ suma _ (i = 1) ^ (N) p_ (i) \ log p_ (i).)

Panašus aiškinimas galioja ir Renyi entropijai, kuri yra vienas iš informacijos entropijos sampratos apibendrinimų, tačiau tokiu atveju efektyvusis sistemos būsenų skaičius apibrėžiamas skirtingai (galima parodyti, kad efektyvusis būsenų skaičius atitinka Renyi entropiją, apibrėžiamą kaip galios vidurkį, pasvertą su parametru q ≤ 1 (\ displaystyle q \ leq 1) nuo vertybių 1 / p i (\ displaystyle 1 / p_ (i))) .

Pažymėtina, kad Šenono formulės aiškinimas remiantis svertiniu vidurkiu nėra jo pagrindimas. Tikslų šios formulės išvedimą galima gauti iš kombinatorinių svarstymų, naudojant Stirlingo asimptotinę formulę ir slypi tame, kad skirstinio kombinatorinis pobūdis (tai yra būdų, kuriais ji gali būti realizuojama) po logaritmo ir normalizavimo. riba sutampa su entropijos išraiška formoje, kurią pasiūlė Shannon.

Plačiąja prasme, kuria šis žodis dažnai vartojamas kasdieniame gyvenime, entropija reiškia netvarkos arba chaoso sistemoje matą: kuo mažiau sistemos elementai yra pavaldūs kokiai nors tvarkai, tuo didesnė entropija.

1 ... Tegul kiekviename yra kokia nors sistema N (\ displaystyle N) galimos būsenos su tikimybe p i (\ displaystyle p_ (i)), kur i = 1,. ... ... , N (\ displaystyle i = 1, ..., N)... Entropija H (\ displaystyle H) yra tik tikimybių funkcija P = (p 1,..., P N) (\ displaystyle P = (p_ (1), ..., p_ (N))): H = H (P) (\ ekrano stilius H = H (P)). 2 ... Bet kuriai sistemai P (\ displaystyle P)šviesus H (P) ≤ H (P u n i f) (\ displaystyle H (P) \ leq H (P_ (unif))), kur P u n i f (\ displaystyle P_ (unif))- sistema su vienodu tikimybių pasiskirstymu: p 1 = p 2 =. ... ... = p N = 1 / N (\ rodymo stilius p_ (1) = p_ (2) = ... = p_ (N) = 1 / N). 3 ... Jei į sistemą įtrauksite būseną p N + 1 = 0 (\ ekrano stilius p_ (N + 1) = 0), tada sistemos entropija nepasikeis. 4 ... Dviejų sistemų aibės entropija P (\ displaystyle P) ir Q (\ displaystyle Q) turi formą H (P Q) = H (P) + H (Q / P) (\ ekrano stilius H (PQ) = H (P) + H (Q / P)), kur H (Q / P) (\ displaystyle H (Q / P))- ansamblio vidurkis P (\ displaystyle P) sąlyginė entropija Q (\ displaystyle Q).

Nurodytas aksiomų rinkinys vienareikšmiškai veda prie Šenono entropijos formulės.

Naudojimas įvairiose disciplinose

• Termodinaminė entropija yra termodinaminė funkcija, apibūdinanti negrįžtamo energijos išsklaidymo joje matą.
• Statistinėje fizikoje jis apibūdina tam tikros makroskopinės sistemos būsenos tikimybę.
• Matematinės statistikos tikimybių skirstinio neapibrėžtumo matas.
• Informacinė entropija – informacijos teorijoje pranešimų šaltinio neapibrėžtumo matas, nulemtas tam tikrų simbolių atsiradimo tikimybių juos perduodant.
• Dinaminės sistemos entropija – dinaminių sistemų teorijoje chaoso matas sistemos trajektorijų elgsenoje.
• Diferencialinė entropija yra formalus entropijos sampratos apibendrinimas nuolatiniams skirstiniams.
• Refleksijos entropija yra informacijos apie diskrečią sistemą dalis, kuri neatkuriama, kai sistema atsispindi per jos dalių visumą.
• Entropija valdymo teorijoje yra sistemos būsenos ar elgesio neapibrėžtumo matas tam tikromis sąlygomis.

Termodinamikoje

Pirmą kartą entropijos sąvoką pristatė Clausius termodinamikoje 1865 m., siekdamas nustatyti negrįžtamo energijos išsisklaidymo matą – realaus proceso nukrypimo nuo idealo matą. Apibrėžiama kaip sumažintų šilų suma, ji yra būsenos funkcija ir išlieka pastovi uždaruose grįžtamuosiuose procesuose, o negrįžtamuose procesuose jo pokytis visada yra teigiamas.

Entropija matematiškai apibrėžiama kaip sistemos būsenos funkcija, nustatyta iki savavališkos konstantos. Dviejų pusiausvyros būsenų 1 ir 2 entropijų skirtumas pagal apibrėžimą yra lygus sumažintam šilumos kiekiui ( δ Q / T (\ ekrano stilius \ delta Q / T)), apie kurią reikia pranešti sistemai, kad ji būtų perkelta iš 1 būsenos į 2 būseną bet kuriuo kvazistatiniu keliu:

Δ S 1 → 2 = S 2 - S 1 = ∫ 1 → 2 δ QT (\ displaystyle \ Delta S_ (1 \ to 2) = S_ (2) -S_ (1) = \ int \ limits _ (1 \ to 2) (\ frac (\ delta Q) (T))).

(1)

Kadangi entropija nustatoma iki savavališkos konstantos, sąlygiškai pradinę būseną galima laikyti 1 S 1 = 0 (\ rodymo stilius S_ (1) = 0)... Tada

S = ∫ δ Q T (\ displaystyle S = \ int (\ frac (\ delta Q) (T))),

(2.)

Čia integralas imamas savavališkam kvazistatiniam procesui. Diferencialinė funkcija S (\ displaystyle S) turi formą

d S = δ Q T (\ displaystyle dS = (\ frac (\ delta Q) (T))).

(3)

Entropija sukuria ryšį tarp makro ir mikro būsenų. Šios charakteristikos ypatumas yra tas, kad ji yra vienintelė fizikoje funkcija, parodanti procesų kryptį. Kadangi entropija yra būsenos funkcija, ji nepriklauso nuo to, kaip vyksta perėjimas iš vienos sistemos būsenos į kitą, o lemia tik pradinė ir galutinė sistemos būsenos.

ENTROPIJA

ENTROPIJA

(iš graikų kalbos entropija - pasukti,)

uždaros Visatos sistemos ar energetinio komplekso vidinės energijos dalis, kuri negali būti panaudota, ypač negali būti perkelta ar paversta mechaniniu darbu. Tiksli entropija gaunama naudojant matematinius skaičiavimus. Entropijos poveikis ryškiausiai matomas termodinaminių procesų pavyzdyje. Taigi, jis niekada visiškai nepereina į mechaninį darbą, paverčiamas kitomis energijos rūšimis. Pastebėtina, kad grįžtamuose procesuose entropijos reikšmė išlieka nepakitusi, negrįžtamuose – atvirkščiai – nuolat didėja, o šis padidėjimas atsiranda dėl mechaninės energijos mažėjimo. Vadinasi, visus negrįžtamus procesus, vykstančius gamtoje, lydi mechaninės energijos sumažėjimas, o tai galiausiai turėtų sukelti bendrą paralyžių arba, kitaip tariant, „šilumos mirtį“. Bet tai galioja tik tuo atveju, jei Visatos totalitarizmas postuluojamas kaip uždara empirinė duotybė. Kristaus. teologai, remdamiesi entropija, kalbėjo apie pasaulio baigtinumą, vartodami jį kaip Dievo egzistavimą.

Filosofinis enciklopedinis žodynas. 2010 .

ENTROPIJA

(gr. ἐντροπία – sukimasis, transformacija) – termodinaminės būsenos. sistema, kuri apibūdina spontaniškų procesų srauto kryptį šioje sistemoje ir yra jų negrįžtamumo matas. Energijos sąvoką 1865 metais įvedė R. Klausius, norėdamas apibūdinti energijos virsmo procesus; 1877 metais L. Boltzmannas jam pateikė statistiką. interpretacija. E. sąvokos pagalba suformuluojamas antrasis termodinamikos dėsnis: termoizoliuotos sistemos E. visada tik didėja, t.y. toks, paliktas sau, linksta į šiluminę pusiausvyrą, su kuria E. yra maksimalus. Statistikoje fizika E. išreiškia neapibrėžtumą mikroskopinis. sistemos būklė: tuo mikroskopiškesnė. sistemos būsenos atitinka šį makroskopinį. būsena, tuo aukštesnė termodinamika. ir E. paskutinis. Mažai tikėtinos struktūros sistema, palikta sau, vystosi link labiausiai tikėtinos struktūros, t.y. E. didėjimo kryptimi. Tačiau tai galioja tik uždaroms sistemoms, todėl E. negali būti naudojamas visatos terminei mirtimi pagrįsti. Teoriškai į informaciją žiūrima kaip į informacijos trūkumą sistemoje. Kibernetikoje e. ir negentropijos (neg. Entropija) sąvokos išreiškia sistemos organizavimo matą. Būti sąžiningam sistemoms, paklūstančioms statistikai. dėsningumų, tačiau ši priemonė reikalauja didelio kruopštumo perkeliant į biologines, kalbines ir socialines sistemas.

Lit .: Shambadal P., E. koncepcijos kūrimas ir taikymas, [vert. S.], M., 1967; Pearce J., Simboliai, signalai, triukšmai, [vert. iš anglų k.], M., 1967 m.

L. Fatkinas. Maskva.

Filosofinė enciklopedija. 5 tomuose - M .: Sovietinė enciklopedija. Redagavo F. V. Konstantinovas. 1960-1970 .

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „ENTROPIJA“ kituose žodynuose:

- (iš graikų kalbos entropija, sukimasis, transformacija), sąvoka, pirmą kartą pristatyta termodinamikai, siekiant nustatyti negrįžtamo energijos išsklaidymo matą. E. plačiai naudojamas kitose mokslo srityse: statistinėje fizikoje kaip a įgyvendinimo tikimybės matas ... ... Fizinė enciklopedija

ENTROPIJA, fizinės sistemos struktūros atsitiktinumo arba netvarkingumo rodiklis. TERMODINAMIKOJE entropija išreiškia šilumos energijos kiekį, tinkamą darbui atlikti: kuo mažiau energijos, tuo didesnė entropija. Visatos mastu ...... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Vidinio informacinės sistemos sutrikimo matas. Entropija didėja esant chaotiškam pasiskirstymui informacijos šaltiniai ir mažėja, kai jie užsakomi. Anglų kalba: Entropy Taip pat žiūrėkite: Informacinis finansų žodynas Finam ... Finansų žodynas

- [angl. entropija Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

Entropija- Entropija ♦ Entropija Izoliuotos (arba tokios) fizinės sistemos būsenos savybė, apibūdinama spontaniškų pokyčių dydžiu, kurį ji gali padaryti. Sistemos entropija pasiekia maksimumą, kai ji visiškai ... Sponvilio filosofinis žodynas

- (iš graikų kalbos entropija, posūkio transformacija) (dažniausiai žymima S), termodinaminės sistemos būsenos funkcija, kai dS pokytis pusiausvyros procese yra lygus šilumos kiekio dQ santykiui sistema arba pašalinta iš jos, į ...... Didysis enciklopedinis žodynas

Netvarka, nesantaika.Rusų sinonimų žodynas. entropija n., sinonimų skaičius: 2 sutrikimas (127) ... Sinonimų žodynas

ENTROPIJA- (iš graikų en in, inward ir trope, turn, transformation), reikšmė, apibūdinanti surištosios energijos (D S) matą, kurio negalima paversti darbu izoterminio proceso metu. Jis nustatomas pagal termodinaminės tikimybės logaritmą ir ... ... Ekologijos žodynas

entropija- ir, w. entropija f., ger. Entropija c. lt į, į vidų + tropo posūkis, transformacija. vienas. Fizinis kiekis charakterizuojantys kūno ar kūnų sistemos šiluminę būseną ir galimus šių būsenų pokyčius. Entropijos skaičiavimas. ALS 1. || ... ... Istorinis rusų galicizmų žodynas

ENTROPIJA- ENTROPIJA, termodinamikos sąvoka, kuri yra tarsi proceso negrįžtamumo matas, energijos perėjimo į tokią formą, iš kurios ji negali spontaniškai pereiti į kitas formas, matas. Visi įmanomi procesai, vykstantys bet kurioje sistemoje ...... Puiki medicinos enciklopedija

Knygos

• Statistinė mechanika. Entropija, eilės parametrai, sudėtingumo teorija, James P. Setna. Vadovėlis „Statistinė mechanika: entropija, tvarkos parametrai ir sudėtingumas“ buvo parašytas Kornelio universiteto (JAV) profesoriaus Jameso Setnos ir pirmą kartą išleistas anglų kalba 2006 m.

Entropija yra sistemos sudėtingumo matas. Ne netvarka, o komplikacija ir tobulėjimas. Kuo didesnė entropija, tuo sunkiau suprasti šios konkrečios sistemos, situacijos, reiškinio logiką. Visuotinai pripažįstama, kad kuo daugiau laiko praeina, tuo netvarkinga visata darosi. To priežastis – netolygus visos Visatos ir mūsų, kaip entropijos stebėtojų, vystymosi tempas. Mes, kaip stebėtojai, esame daug paprastesni už Visatą. Todėl mums tai atrodo pernelyg perteklinė, mes nesugebame suprasti daugumos priežasčių ir pasekmių ryšių, sudarančių jį. Svarbus ir psichologinis aspektas – žmonėms sunku priprasti, kad jie nėra išskirtiniai. Supraskite, kad tezė, jog žmonės yra evoliucijos vainikas, nėra toli nuo ankstesnio įsitikinimo, kad Žemė yra visatos centras. Žmogui malonu tikėti savo išskirtinumu ir nenuostabu, kad sudėtingesnes už mus struktūras esame linkę matyti netvarkingas ir chaotiškas.

Aukščiau yra labai gerų atsakymų, paaiškinančių entropiją šiuolaikinės mokslinės paradigmos požiūriu. Respondentai šį reiškinį aiškina paprastais pavyzdžiais. Po kambarį išmėtytos kojinės, sudaužyti akiniai, beždžionės žaidžiančios šachmatais ir t.t. Bet gerai įsižiūrėjus supranti – tvarka čia išreiškiama tikrai žmogiška reprezentacija. Žodis „geriau“ tinka didelei pusei šių pavyzdžių. Geriau sukrautos kojinės spintoje nei išmėtytos kojinės ant grindų. Geriau visa stiklinė nei sudužusi. Gražia rašysena parašytas sąsiuvinis geriau nei sąsiuvinis su dėmėmis. Žmogaus logikoje neaišku, ką daryti su entropija. Iš vamzdžio sklindantys dūmai nėra naudingi. Į gabalus suplėšyta knyga yra nenaudinga. Iš polifoninės tarmės ir triukšmo metro sunku išgauti bent minimalią informaciją. Šia prasme bus labai įdomu grįžti prie entropijos apibrėžimo, kurį įvedė fizikas ir matematikas Rudolfas Clausius, matęs šį reiškinį kaip negrįžtamo energijos išsklaidymo matą. Iš ko ateina ši energija? Kam sunkiau juo naudotis? Taip žmogau! Labai sunku (jei neįmanoma) vėl surinkti išsiliejusį vandenį visą, iki lašelio, į stiklinę. Norėdami taisyti senus drabužius, turite naudoti naują medžiagą (audinį, siūlą ir kt.). Čia neatsižvelgiama į prasmę, kurios ši entropija gali neatnešti žmonėms. Pateiksiu pavyzdį, kai energijos išsklaidymas pas mus turės visiškai priešingą reikšmę kitai sistemai:

Jūs žinote, kad kiekvieną sekundę į kosmosą atskrenda didžiulis kiekis informacijos iš mūsų planetos. Pavyzdžiui, radijo bangų pavidalu. Mums ši informacija atrodo visiškai prarasta. Bet jei pakankamai išsivysčiusi ateivių civilizacija yra radijo bangų kelyje, jos atstovai gali priimti ir mums iššifruoti dalį šios prarastos energijos. Išgirskite ir supraskite mūsų balsus, žiūrėkite mūsų televizijos ir radijo programas, prisijunkite prie mūsų interneto srauto))). Šiuo atveju mūsų entropiją gali nustatyti kitos protingos būtybės. Ir kuo daugiau energijos išsklaidys mums, tuo daugiau energijos jie galės surinkti.