Эврика!

Как определить энтропию

Содержание

  1. Инструкция

Как определить энтропию

Энтропия — загадочная физическая величина. У нее есть несколько определений, данных разными учеными в разное время. Понятие энтропии появляется во множестве задач физики и родственных ей дисциплин. Поэтому очень важно знать, что такое энтропия и как ее определять.

Инструкция

  • Первым понятие энтропии ввел ученый Рудольф Клаузиус в 1865 году. Он назвал энтропией меру рассеяния тепла при любых термодинамических процессах. Точная формула для этой термодинамической энтропии выглядит так: ΔS = ΔQ/T. Здесь ΔS — приращение энтропии в описываемом процессе, ΔQ — количество тепла, переданное системе или отнятое у нее, T — абсолютная (измеренная в кельвинах) температура системы.Первые два начала термодинамики не позволяют сказать об энтропии больше. Они измеряют только ее приращение, но не абсолютную величину. Третье начало уточняет, что при приближении температуры к абсолютному нулю энтропия тоже стремится к нулю. Таким образом, оно дает начальную точку для измерения энтропии. Впрочем, в большинстве реальных экспериментов ученых интересует именно изменение энтропии в каждом конкретном процессе, а не ее точные значения в начале и конце процесса.
  • Людвиг Больцман и Макс Планк дали другое определение той же самой энтропии. Применив статистический подход, они пришли к выводу, что энтропия — мера приближения системы к максимально вероятному состоянию. Максимально вероятным, в свою очередь, будет именно то состояние, которое реализуется максимальным числом вариантов.В классическом мысленном эксперименте с бильярдным столом, по которому хаотично движутся шары, видно, что наименее вероятным будет то состояние этой «шародинамической системы», когда все шары находятся в одной половине стола. С точностью до расположения шаров оно реализуется одним-единственным способом. Наиболее же вероятно состояние, в котором шары распределены равномерно по всей поверхности стола. Следовательно, в первом состоянии энтропия системы минимальна, а во втором максимальна. Большую часть времени система будет проводить именно в состоянии с максимальной энтропией.Статистическая формула для определения энтропии такова: S = k*ln(Ω), где k — постоянная Больцмана (1,38*10^(-23) Дж/К), а Ω — статистический вес состояния системы.
  • Термодинамика утверждает своим вторым началом, что в любых процессах энтропия системы как минимум не уменьшается. Статистический подход, однако, говорит, что даже самые невероятные состояния все же могут реализоваться, а значит, возможны флюктуации, при которых энтропия системы может и уменьшаться. Второе начало термодинамики по-прежнему справедливо, но лишь если рассматривать всю картину на большом промежутке времени.
  • Рудольф Клаузиус на основании второго начала термодинамики выдвинул гипотезу тепловой смерти вселенной, когда с течением времени все виды энергии перейдут в тепловую, а она равномерно распределится по всему мировому пространству, и жизнь станет невозможна. Впоследствии эта гипотеза была опровергнута: Клаузиус не учел в своих расчетах влияние гравитации, из-за которого нарисованная им картина вовсе не является наиболее вероятным состоянием вселенной.
  • Энтропию иногда называют мерой беспорядка, поскольку наиболее вероятное состояние, как правило, менее структурировано по сравнению с другими. Однако такое понимание не всегда верно. Например, кристалл льда по сравнению с водой более упорядочен, но представляет собой состояние с большей энтропией.

Как рассчитать коэффициент трансформации
Как рассчитать коэффициент трансформации
Как вычислить среднее арифметическое число
Как вычислить среднее арифметическое число
Какое зрение называют перефирическим
Какое зрение называют перефирическим
Кто такой Фома Аквинский
Кто такой Фома Аквинский
Как сделать биогазовую установку
Как сделать биогазовую установку
Как расплавить мыло
Как расплавить мыло

© CompleteRepair.Ru