entropy là gì

Với entropy vô lý thuyết vấn đề, coi entropy vấn đề. Kết phù hợp của tất cả nhì, coi Entropy vô sức nóng động học tập và lý thuyết vấn đề. Với những cách sử dụng không giống, coi Entropy (định hướng), và những nội dung bài viết không giống vô Thể loại:Entropy.

Entropy là 1 định nghĩa khoa học tập, na ná một tính chất cơ vật lý hoàn toàn có thể đo lường và tính toán được, dùng làm chỉ tình trạng thất lạc trật tự động, tình cờ hoặc ko chắc hẳn rằng. Thuật ngữ và định nghĩa này được dùng trong vô số nhiều nghành nghề không giống nhau, kể từ sức nóng động lực học tập truyền thống, cho tới những tế bào mô tả vi tế bào vô cơ vật lý đo đếm và những nguyên lý của lý thuyết vấn đề. Entropy phần mềm sâu sắc rộng lớn trong những hệ chất hóa học, cơ vật lý và sinh học tập và quan hệ của những hệ này với cuộc sống thường ngày, vô thiên hà học tập, kinh tế tài chính học tập, xã hội học tập, Khoa học tập khí quyển, đổi khác nhiệt độ và khối hệ thống vấn đề bao hàm truyền vạc vấn đề vô viễn thông.^[1]

Trong sức nóng động lực học tập, entropy sức nóng động lực (hay gọi giản dị và đơn giản là entropy) ký hiệu là S, là 1 đơn vị chức năng đo sức nóng năng vạc giã, hít vào Khi một hệ cơ vật lý trả tình trạng bên trên một sức nóng chừng vô cùng xác lập (). Trong cơ học tập đo đếm, entropy được khái niệm như là 1 đơn vị chức năng đo lường và tính toán kỹ năng nhưng mà một hệ hoàn toàn có thể rớt vào tình trạng chừng vô một biểu hiện, nó thông thường được gọi là "sự lộn xộn" hoặc "tính bừa" thể hiện nay vô một hệ.^[1] Thứ vẹn toàn của entropy theo gót hệ SI là joule bên trên chừng Kelvin (J/K).

Bạn đang xem: entropy là gì

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Lịch sử của entropy chính thức với công trình xây dựng ở trong nhà toán học tập người Pháp Lazare Carnot, quyển Các nguyên tắc cơ bạn dạng của thăng bằng và trả động (1803). Trong kiệt tác này, ông vẫn khuyến nghị nguyên tắc nhận định rằng toàn bộ những sự vận tốc và chạm va của những phần đang được hoạt động vào cụ thể từng tổ chức cơ cấu đều sở hữu hiện hữu của những tổn hao về "moment hoạt động". Nói cách tiếp, vô ngẫu nhiên một quy trình bất ngờ nào là đều tồn bên trên một Xu thế cố hữu của sự việc chi phí giã tích điện hữu ích. Dựa bên trên công trình xây dựng này, năm 1824 nam nhi của Lazare là Sadi Carnot vẫn xuất bạn dạng cuốn Những suy ngẫm về tích điện vạc động của lửa (Reflections on the Motive Power of Fire). Trong số đó, ông nêu đi ra ý kiến rằng vào cụ thể từng mô tơ sức nóng, mỗi một khi năng lượng, nhưng mà ngày này gọi là sức nóng, "rơi" bởi một sự sai không giống sức nóng chừng, thì công hoặc tích điện vạc động hoàn toàn có thể được sinh đi ra kể từ những tính năng của "sự rơi calo" thân thiết một vật rét và một vật giá tiền. Đây là những trí tuệ lúc đầu về nguyên tắc loại nhì của sức nóng động lực học tập.^[2]

Carnot vẫn kiến tạo ý kiến về sức nóng của tớ một trong những phần phụ thuộc vào "Giả thuyết Newton" (đầu thế kỉ 18). Giả thuyết này nhận định rằng cả sức nóng và độ sáng là những loại không giống nhau của những dạng vật hóa học ko thể huỷ diệt, bị bú và đẩy vày những vật hóa học không giống. Ông cũng phụ thuộc vào ý niệm của Count Rumford, người vẫn cho là sức nóng hoàn toàn có thể được sinh đi ra bởi quái sát như Khi những nòng đại chưng nã đạn. Do ê, Carnot vẫn suy đoán rằng nếu như một vật thể chứa chấp vật hóa học sinh công, ví dụ như một vật chứa chấp khá nước, được mang lại ĐK lúc đầu của chính nó (nhiệt chừng và áp suất) ở cuối của một quy trình máy, thì "không đem thay cho thay đổi nào là vô tình trạng của vật sinh công." Chú quí này sau này được thêm nữa như thể những chú quí nhỏ ở cuối trang vô cuốn sách của ông, và chủ yếu nó vẫn dẫn tới việc trở nên tân tiến của định nghĩa entropy.

Trong những năm 1850 và 1860, mái ấm cơ vật lý người Đức Rudolf Clausius vẫn phản đối mạnh mẽ và uy lực fake thuyết bên trên của Carnot. Clausius nhận định rằng nên đem sự thay cho thay đổi tình trạng của vật sinh công và thể hiện cơ hội lý giải toán học tập cho việc thay cho thay đổi ê, bằng phương pháp nghiên cứu và phân tích thực chất của sự việc tự động tổn hao sức nóng hữu ích Khi tiến hành công, ví dụ như Khi sức nóng được sinh đi ra bởi quái sát.^[3] Quan đặc điểm này trái khoáy ngược với những ý kiến trước ê, phụ thuộc vào lý thuyết của Newton, rằng sức nóng là phân tử vững chắc và kiên cố đem lượng.^[4] Sau ê, những mái ấm khoa học tập như Ludwig Boltzmann, Willard Gibbs, và James Clerk Maxwell vẫn chỉ ra rằng hạ tầng đo đếm của entropy; Carathéodory vẫn phối hợp entropy với 1 khái niệm toán học tập của sự việc bất thuận nghịch tặc.

Định nghĩa của entropy theo gót động lực học tập cổ điển[sửa | sửa mã nguồn]

Tính ko bảo toàn của entropy[sửa | sửa mã nguồn]

Khó khăn trong công việc thể hiện một khái niệm đúng đắn về entropy của một hệ đó là việc entropy không tồn tại tính bảo toàn. Đại lượng này hoàn toàn có thể tăng một cơ hội đột ngột vô một quy trình ko thuận nghịch tặc. Thật vậy, theo gót toan luật nhì sức nóng động lực học tập, entropy của một hệ xa lánh ko thể rời, nhưng mà chỉ hoàn toàn có thể tăng hoặc không thay đổi độ quý hiếm vô tình huống quy trình đổi khác là thuận nghịch tặc.

Những đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch[sửa | sửa mã nguồn]

Một sự đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc vô sức nóng động học tập Khi nó mang ý nghĩa 'gần cân nặng bằng' và không khiến đi ra quái sát dẫn tới việc bay sức nóng nào là. Trong những ĐK như bên trên, sự đổi khác của hệ hoàn toàn có thể coi như cấu trở thành kể từ hàng loạt những tình trạng thăng bằng tiếp tục. Nếu tất cả chúng ta hòn đảo ngược những ĐK của môi trường xung quanh phía bên ngoài - nguyên tố tác động tới việc đổi khác của hệ, tao tiếp tục tảo ngược lại tình trạng lúc đầu qua chuyện những tình trạng thăng bằng nó y như bên trên tuy nhiên theo gót trật tự ngược lại. Sở dĩ đem điều này là vì thế không tồn tại hiện tượng lạ thất bay (nhiệt, vật hóa học..) Vì thế, tao hoàn toàn có thể tế bào phỏng được sự đổi khác của hệ và tế bào mô tả đúng đắn tình trạng thăng bằng của hệ ở từng thời gian.

Vì những fake thiết vẫn đề ra như bên trên, những đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc được xem như là một quy mô hoàn hảo (giống như quy mô khí hoàn hảo, Khi tất cả chúng ta fake thiết rằng không tồn tại sự chạm va Một trong những phân tử khí với nhau). Từ quy mô này, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể mô tả những quy trình đổi khác thực bằng phương pháp đảm nói rằng những quy trình này được tiến hành với vận tốc rất rất chậm chạp, sự hiệu quả làm mất đi thăng bằng của những hàm tình trạng là rất rất không nhiều và quái sát cũng khá được cắt giảm tối nhiều.

Ngược lại, một sự đổi khác được xem như là ko thuận nghịch tặc nếu mà ko vừa lòng những ĐK như phía trên. Vấn đề này tương tự tình huống trái khoáy trứng bị vỡ Khi chạm va với sàn mái ấm cứng: tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy nếu như sự đổi khác là thuận nghịch: trái khoáy trứng tiếp tục tự động ghép những miếng vỡ lại rồi cất cánh lên bên trên ko, về bên tình trạng lúc đầu. Tại ví dụ này, tất cả chúng ta thấy đem sự thể hiện nay về mũi thương hiệu thời hạn.

Những đổi khác mang ý nghĩa ko thuận nghịch[sửa | sửa mã nguồn]

Những sự đổi khác vô thực tiễn thông thường là những đổi khác ko thuận nghịch tặc bởi luôn luôn đem sự thất bay, và thất lạc trong vô số nhiều môi trường xung quanh không giống nhau. Do này mà hệ ko khi nào về bên một cơ hội tức thời về tình trạng ngay lập tức trước ê. Năng lượng bị thất lạc của hệ bên dưới dạng sức nóng lượng tiếp tục góp phần vô sự tăng thêm của sự việc 'hỗn loạn' cộng đồng. Mà sự 'hỗn loạn' lại được đo vày hàm tình trạng entropy, ký hiệu là S được trình làng trải qua toan luật loại nhì của sức nóng động học tập.

Nếu như toan luật loại nhất là toan luật bảo toàn tích điện của hệ thì toan luật loại nhì là toan luật về việc đổi khác của hệ: Tất cả những sự đổi khác thực đều được tiến hành với việc tạo thêm của sự việc 'hỗn loạn' cộng đồng (bao bao gồm hệ + môi trường xung quanh ngoài); sự lếu loàn được đo vày entropy. Tại trên đây, tất cả chúng ta bảo rằng đem sự tăng entropy.

Phương trình của toan luật loại nhì tế bào mô tả sự tăng entropy:

Trong tình huống đổi khác là hoàn hảo (thuận nghịch), không tồn tại sự đưa đến entropy:

Tính "cộng được"[sửa | sửa mã nguồn]

Nhiệt động học tập truyền thống khái niệm entropy như 1 đại lượng mang ý nghĩa "cộng được", điều này Có nghĩa là tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nhận được entropy của hệ bằng phương pháp nằm trong toàn cỗ entropy bộ phận (ngược lại, sức nóng chừng ko mang ý nghĩa "cộng được" vì thế sức nóng chừng của hệ ko vày tổng sức nóng chừng những trở thành phần)

Khi toàn bộ những đổi khác là thuận nghịch tặc, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tế bào mô tả entropy như 1 đại lượng được bảo toàn. Do hoàn toàn có thể được truyền kể từ hệ này qua chuyện hệ không giống hoặc đi ra môi trường xung quanh phía bên ngoài, entropy được đánh giá như 1 loại 'tiền xu' trao thay đổi. Đơn vị của entropy là Joule bên trên Kelvin, ký hiệu J.K⁻¹, thể hiện nay lượng entropy lấy được vày hệ Khi hệ nhận được một Joule sức nóng lượng bên trên chừng Kelvin. Tổng quát mắng hóa, Khi hệ có được δQ joule sức nóng lượng vô một quy trình thuận nghịch tặc vi tế bào ở sức nóng chừng T, entropy của chính nó tăng:
.

Từ trên đây, với 1 đổi khác thuận nghịch tặc được tiến hành ở sức nóng chừng T ko đổi:
Entropy là 1 hàm tình trạng, tức thị chỉ tùy theo tình trạng đầu và cuối của hệ nhưng mà ko tùy theo phương pháp đổi khác thân thiết nhì tình trạng này.Do entropy của tiện đồng hóa học, ở ko chừng Kelvin, vày ko bởi hệ trọn vẹn 'có trật tự' (ngược lại với 1 hệ lếu loạn), tất cả chúng ta hoàn toàn có thể kiến tạo một thang đo vô cùng cho tới entropy.

Nếu như đổi khác ko thuận nghịch tặc, sức nóng lượng dùng trở nên vì thế sức nóng lượng tùy theo phương pháp đổi khác thân thiết nhì tình trạng đầu và cuối. Hơn nữa, tất cả chúng ta vẫn thấy phía trên rằng sự đổi khác ko thuận nghịch tặc sinh đi ra entropy và tổng entropy tiếp tục dương:

Mà môi trường xung quanh ngoài nhận vô sức nóng lượng hỗ trợ vày hệ một độ quý hiếm vày .
Sự đổi mới thiên entropy của môi trường xung quanh ngoài bởi vậy bằng:
Tổng entropy trở thành:
Từ trên đây, tất cả chúng ta nhận được bất đẳng thức kiến tạo vày Clausius cho tới những đổi khác ko thuận nghịch:

Kết trái khoáy nhận được kể từ bất đẳng thức Clausius về công suất tiến hành vày hệ[sửa | sửa mã nguồn]

Ở sức nóng chừng T, xét một đổi khác của hệ kể từ tình trạng sức nóng động học tập lúc đầu, ký hiệu là A cho tới tình trạng thăng bằng sau cùng, ký hiệu là B.

Sự đổi mới thiên entropy của hệ phát sinh bởi sự đổi khác này, hoàn toàn có thể được ghi chép như sau:

Xem thêm: moodle là gì

Có thể tổ chức đổi khác này một cơ hội thuận nghịch tặc hoặc ko thuận nghịch tặc. Sự đổi mới thiên của entropy là kiểu như nhau vô cả nhì tình huống. trái lại, sức nóng năng Q và công suất W bởi tùy theo phương pháp đổi khác và bởi vậy, tất cả chúng ta có: và .

Áp dụng toan luật loại hai:

Do ê,

Áp dụng toan luật loại nhất về bảo toàn nội năng U:

Trong một hệ (máy sức nóng, máy năng lượng điện,...) nhưng mà công dụng đa số là sinh ra đi ra công suất cho tới môi trường xung quanh phía bên ngoài, công suất sinh đi ra được xem âm theo gót quy ước về dấu: W < 0

Do này mà tất cả chúng ta cần thiết tính cho tới độ quý hiếm vô cùng của công sinh đi ra và bất đẳng thức hòn đảo ngược như sau:

Do vậy, công sinh đi ra vày hệ càng rộng lớn nếu mà đổi khác càng thuận nghịch tặc.

Lưu ý:

• Ma sát là trở thành tố đa số phát sinh sự ko thuận nghịch tặc, bởi vậy, rất cần phải thực hiện rời quái sát. Đó là mục tiêu của việc chất bôi trơn dầu mỡ bên trên những cụ thể đem sự tương tác cơ học tập.
• Vận tốc cũng là 1 trở thành tố phát sinh sự ko thuận nghịch: con xe xe hơi càng chuồn nhanh chóng từng nào thì tích điện tiếp tục tiêu hao nhiều từng ấy. Do ê với và một lượng xăng, dù tố chuồn càng nhanh chóng thì quãng lối đi được càng không nhiều.
• Pin năng lượng điện hỗ trợ nhiều năng lượng điện năng rộng lớn Khi quy trình quy đổi tích điện của chính nó, kể từ hóa năng sang trọng năng lượng điện năng, càng sát với 1 đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc.

Định nghĩa của entropy theo gót cơ vật lý thống kê[sửa | sửa mã nguồn]

Vật hóa học được cấu trở thành kể từ những phân tử (phân tử, vẹn toàn tử, electron...) hoạt động không ngừng nghỉ (tác động nhiệt) đưa đến thân thiết bọn chúng một loại lực tương tác bú nhau nhưng mà độ mạnh của loại lực này rời dần dần Khi khoảng cách tương tác tăng. Với thể khí, khoảng cách Một trong những phân tử là kha khá rộng lớn, bởi vậy, những tương tác thông thường yếu hèn và những phân tử hoàn toàn có thể được đánh giá như tự tại dịch rời vô không khí số lượng giới hạn. Tuy nhiên bởi không khí số lượng giới hạn nên những phân tử này tiếp tục chịu đựng những chạm va thân thiết bọn chúng dìm tới việc đổi mới thiên tích điện. Tại thể lỏng, khoảng cách Một trong những phân tử nhỏ rộng lớn và những phân tử bởi vậy không nhiều tự tại dịch rời rộng lớn (có thể dịch rời vô thể tích của hóa học lỏng tuy nhiên ko thể bay đi ra ngoài). Tại thể rắn, từng phân tử links đàn hồi với những phân tử ở kề bên và giao động xung quanh một địa điểm cố định và thắt chặt. Trong toàn bộ những tình huống, địa điểm và tích điện của những phân tử trọn vẹn phân bổ tình cờ.

Tổng tích điện của toàn bộ những phân tử vô một hệ được gọi là nội năng U của hệ. Một hệ là cô lập, tức thị không tồn tại sự trao thay đổi tích điện na ná vật hóa học với môi trường xung quanh ngoài. Trạng thái mô hình lớn của hệ được xác lập vày thể tích V và nội năng U. Tuy nhiên, những phân tử hoàn toàn có thể được bố trí vô cũng tiện tích vày nhiều cách thức không giống nhau; tương tự động vì vậy, nội năng cũng hoàn toàn có thể được phân bổ bên trên những phân tử theo không ít phương cơ hội không giống nhau. Mỗi cơ hội đặt điều những phân tử vào trong 1 thể tích và phân chia nội năng cho những phân tử này được gọi là 1 'cấu hình vi mô' của tình trạng mô hình lớn xác lập vày thể tích V và nội năng U. Số phân tử vô một hệ mô hình lớn là rất rộng (cỡ 10²³), con số thông số kỹ thuật vi tế bào Ω(U, V) cũng rất rộng. Định nghĩa entropy S (hàm số của U và V) như sau:

trong ê được gọi là hằng số Boltzmann.

Đẳng thức này được thể hiện vày Ludwig Boltzmann vô trong năm 1870 Khi nhưng mà định nghĩa về tình trạng vi tế bào còn tương đối trừu tượng vì thế kiến thức và kỹ năng về vẹn toàn tử và những tính unique tử của bọn chúng còn không được hiểu thấu đáo. Boltzman đã biết thành chế nhạo không ít vày nhiều mái ấm khoa học tập đương thời và điều này được xem như là vẹn toàn nhân chủ yếu dẫn theo việc tự động sát của ông. Ngày ni, ông được xem như là phụ thân đẻ của sức nóng động học tập đo đếm. Mộ của ông ở Viên đem xung khắc công thức về xuất xứ của entropy.

Một hệ quy đổi liên tiếp kể từ thông số kỹ thuật vi tế bào này sang trọng thông số kỹ thuật vi tế bào không giống, cho tới Khi đạt thăng bằng. Chúng tao quá nhận nguyên tắc cơ bạn dạng sau đây:

Khi một hệ xa lánh Khi ở tình trạng thăng bằng, những tình trạng vi tế bào hoàn toàn có thể đạt được của hệ đem phần trăm xuất hiện nay đều bằng nhau.

Tiên đề này là tuyên bố kĩ nhất của nguyên tắc loại nhì của sức nóng động học tập.

Do entropy là đại lượng đem đặc điểm nằm trong được, tao hoàn toàn có thể viết:

Xem thêm: shift home là gì

Từ trên đây, con số thông số kỹ thuật vi tế bào của hệ .

Định nghĩa sức nóng động lực học[sửa | sửa mã nguồn]

Vào trong năm đầu thập kỉ 1850, Rudolf Clausius đã lấy đi ra định nghĩa về tích điện phân diệt. điều đặc biệt rộng lớn, ông đã lấy đi ra tiếp định nghĩa về hệ sức nóng động học tập và vẫn tạo ra một cuộc tranh biện gắt gao về yếu tố rằng vô bất ki một quy trình phản xạ một chiều nào là thì một trong những phần nhỏ tích điện δQ cũng tiếp tục bay ra phía bên ngoài hệ. Năm 1876, kĩ sư chất hóa học Willard Gibbs, dựa vào những nghiên cứu và phân tích của Clausius và Hermann von Helmholtz, đã lấy đi ra ý kiến mới mẻ về tích điện tự tại Gibbs, vô sức nóng động học tập dùng độ quý hiếm T.ΔS nhằm chỉ phần tích điện thất lạc chuồn của hệ ΔH. Những định nghĩa về sức nóng động học tập kế tiếp được trở nên tân tiến vày James Clerk Maxwell (1871) và Max Planck [1903].

Định nghĩa sức nóng động học tập theo gót Carathéodory (1908)[sửa | sửa mã nguồn]

Định nghĩa sức nóng động học tập theo gót Lieb-Yngvason (1997)[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

• Enthalpy
• Entropy thông tin
• Con quỷ của Maxwell
• Định luật nhì sức nóng động lực học
• Stephen Hawking

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

• ^ Answers.com Lưu trữ 2007-03-04 bên trên Wayback Machine
• Goldstein, Martin, and Inge F., 1993. The Refrigerator and the Universe. Harvard Univ. Press. A gentle introduction.

Wikimedia Commons được thêm hình hình ảnh và phương tiện đi lại truyền đạt về Entropy.

1. ^ Wehrl, Alfred (1 tháng bốn năm 1978). “General properties of entropy”. Reviews of Modern Physics. 50 (2): 221–260. Bibcode:1978RvMP...50..221W. doi:10.1103/RevModPhys.50.221.
2. ^ “Carnot, Sadi (1796–1832)”. Wolfram Research. 2007. Truy cập ngày 24 mon hai năm 2010.
3. ^ Clausius, Rudolf (1850). “Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen”. Annalen der Physik. 155 (3): 368–397. Bibcode:1850AnP...155..368C. doi:10.1002/andp.18501550306. hdl:2027/uc1.$b242250. [On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat] : Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie
4. ^ Liddell, H.G., Scott, R. (1843/1978). A Greek–English Lexicon, revised and augmented edition, Oxford University Press, Oxford UK, ISBN 0198642148, pp. 1826–1827.