Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

По-простому, что такое энтропия?

ФизикаНаука
Alexandr Zaharchenko
  ·   · 303,8 K
На Кью задали 2 похожих вопроса

Энтропия – мера беспорядка (и характеристика состояния). Визуально, чем более равномерно расположены вещи в некотором пространстве, тем больше энтропия. Если сахар лежит в стакане чая в виде кусочка, энтропия этого состояния мала, если растворился и распределился по всем объёму – велика. Беспорядок можно измерить, например, посчитав сколькими способами можно разложить предметы в заданном пространстве (энтропия тогда  пропорциональна логарифму числа раскладок). Если все носки сложены предельно компактно одной стопкой на полке в шкафу, число вариантов раскладки мало и сводится только к числу перестановок носков в стопке. Если носки могут находиться в произвольном месте в комнате, то существует немыслимое число способов разложить их, и эти раскладки не повторяются в течение нашей жизни, как и формы снежинок. Энтропия состояния "носки разбросаны" – огромна.

Второй закон термодинамики гласит, что самопроизвольно в замкнутой системе энтропия не может убывать (обычно она возрастает). Под её влиянием рассеивается дым, растворяется сахар, рассыпаются со временем камни и носки. Эта тенденция объясняется просто: вещи движутся (перемещаются нами или силами природы) обычно под влиянием случайных импульсов, не имеющих общей цели. Если импульсы случайны, всё будет двигаться от порядка к беспорядку, потому что способов достижения беспорядка всегда больше. Представьте себе шахматную доску:  король может выйти из угла тремя способами, все возможные для него пути ведут из угла, а прийти обратно в угол с каждой соседней клетки – только одним способом, причём этот ход будет только одним из 5 или из 8 возможных ходов. Если лишить его цели и позволить двигаться случайно, он в конце концов с равной вероятностью сможет оказаться в любом месте шахматной доски, энтропия станет выше.

В газе или жидкости роль такой разупорядочивающей силы играет тепловое движение, в вашей комнате – ваши сиюминутные желания пойти туда, сюда, поваляться, поработать, итд. Каковы эти желания – неважно, главное, что они не связаны с уборкой и не связаны друг с другом. Чтобы снизить энтропию, нужно подвергнуть систему внешнему воздействию и совершить над ней работу. Например, согласно второму закону, энтропия в комнате будет непрерывно возрастать, пока не зайдёт мама и не попросит вас слегка прибрать. Необходимость совершить работу означает также, что любая система будет сопротивляться уменьшению энтропии и наведению порядка. Во Вселенной та же история – энтропия как начала возрастать с Большого Взрыва, так и будет расти, пока не придёт Мама.

"Пока не придёт Мама" - страшно звучит))

Первый
Инженер-теплоэнергетик, видеоигрок, читатель.  · 22 февр 2021
Энтропия по определению - это функция состояния термодинамической системы, такая, что для всякого бесконечно малого равновесного теплообмена её (энтропии, то бишь) изменение равно dS=dQ/T. Всё :) Сложно и непонятно? К... Читать далее
1 эксперт согласен
Это не определение энтропии, а второе начало термодинамики. Энергия подводится к системе и увеличивает беспорядок... Читать дальше
Первый
Профессор с 1988 г, доктор физ.- мат наук с 1987...  · 26 янв 2021
Энтропия- это мера беспорядка, хаоса. Как поётся в "Физической опере": " Энтропия все растёт ...".Согласно второму закону термодинамики энтропия замкнутой системы не может самопроизвольно уменьшаться. Если энтропия не меняется... Читать далее
Психолог: консультации онлайн. Публицист...  · 15 июл 2019  · youtube.com/c/ОлегГерт_психолог
Отвечу сугубо в психологическом аспекте. Как подчёркивают современные специалисты в области интегральной психологии, эффективность общения между двумя людьми определяется тем, насколько им удалось исключить из своего общения "тр... Читать далее
Консультация (Skype) 3 000 руб. Связаться: https://vk.com/gertolegПерейти на vk.com/gertoleg
Здравствуйте, Олег! Пожалуйста, подскажите, литературу, подробнее освещающую эту мысль, рассуждающую об энтропии в... Читать дальше
Я с детства хотел понять что за место такое...  · 12 янв 2020  ·
nuclearbot
Самое простое - все процессы происходят с рассеиванием энергии. Всегда КПД ниже 100% Рассеянная энергия уже не соберется обратно. Сама вселенная существует по принципу рассеивания энергии материи и поэтому вселенная... Читать далее
2 эксперта согласны

А почему сжиматься начнет?

Так вышло, что разбираюсь во многих областях. Веду...  · 9 янв 2021

По-простому? Это мера беспорядочности, бесструктурности. Величина, обратная информации, которая может рассматриваться как раз как мера упорядоченности.

Структурирование не сопровождается обязательно уменьшением энтропии. С Диссипативными структурами все ровно... Читать дальше
Кандидат тех наук, выпускник МВТУ им. Баумана...  · 6 дек 2021
Почитайте две статьи на моем канале "Виталий Ходус. Дзен" Одна про энтропию, вторая про цикл Карно. Написано одновременно понятно и правильно. Один товарищ в комментах про цикл Карно похвалил, что если что-то действительно... Читать далее
Энтропия - это мера беспорядка 😀 Сделали уборку в квартире -энтропия системы понизилась! Разбросали вещи где... Читать дальше
По образованию физик, работаю программистом  · 25 сент 2021
Энтропия -- это мера рассеяния энергии. Взять, например, Солнце. В нём есть энергия. Она рассеивается в окружающее пространство. Это значит, энтропия растёт. Другой пример, нагретый чайник. Он остывает. Это значит, что его... Читать далее
Энтропией определяется степень упорядоченности системы тел. Чем меньше энтропия,тем больше хаос системы тел... Читать дальше
Первый
Физика, математика  · 18 янв 2021
Энтропия это мера неопределенности или мера беспорядка, это понятие было введено в теории вероятностей. Чем больше беспорядка в системе, или чем меньше содержится информации тем больше энтропия. По определению энтропия... Читать далее
Если совсем по-простому, то это мера хаоса некой системы. Вводя такую меру, мы можем сравнивать упорядоченность. Простейший пример - если в шахматы будут играть обезьяны, не понимая что они делают, энтропия доски будет... Читать далее
А мера хаоса бинарна? В смысле  1 - Полный порядок. Игра в шахматы по правилам, придуманными людьми. 0 - Полный... Читать дальше
Ответы на похожие вопросы
Объясните, что такое энтропия?  — 2 ответа, задан 
Лучший
Кандидат тех наук, выпускник МВТУ им. Баумана...  · 10 мая 2023
На этот вопрос часто отвечают люди, не разбирающиеся в термодинамике, но напускающие философского тумана и мозгокрутства гуманитарно-спекулятивного и демагогического характера. Постараюсь  понятно и одновременно правильно, точно. Это просто рабочий инструмент в теплотехнических, термодинамических газодинамических расчетах, без   всякой мистики и чудес. Наберитесь терпения. Энтропия - это величина, являющаяся одним из показателей состояния некоторого рабочего тела. при этом каждому значению  температуры и давления, для примера, воздуха соответствует некоторое значение энтропии. Единица измерения - такая же, как и теплоемкости, Джоль/кг К. Когда есть единица измерения, ввопрос переходит из сферы заоблачных философских эмпирей в практическую плоскость. Для многих технически важных рабочих тел, например, азота, кислорода, водяного пара, метана и других углеводородов, гелия и так далее -  существуют термодинамические таблицы, в которых при каждом давлении и температуре даются значения 4 или 5 основных параметров -
1.  удельный объем - сколько занимает один килограмм вещества
2 - теплоемкость -количество тепла, которое необходимо подвести к одному телу, чтобы нагреть его на 1 градус
3 -внутренняя энергия в Джоулях на 1 килограмм
4 -энтальпия - внутренняя энергия плюс произведение давления на удельный объем, также в Джоулях на 1 килограмм
5 Наконец, та самая энтропия, в Дж на килограмм градус
А теперь несколько простейших формул, наберитесь терпения.  Сначала что берется за  ноль энтропии? Представьте себе, ноль выбирается произвольно, как температура - можно отсчитывать от абсолютного нуля, а можно от температура плавления воды. Для энтропии обычно берется ноль в тройной точке, где одновременно жидкость, лед и пар. Так, для воды это практически при температуре плавления, всего 1 сотая градуса, давление пара также чуть меньше 1 сотой атмосферы, но это не суть важно.
Так вот, определяется не энтропия как таковая, а ее приращение. Вот формула, чтобы было понятно, разберу с численным примером. Пусть есть 1 килограмм газа, с  начальной нулевой энтропией. нагреем его, например на один градус, как изменится энтропия?
dS=dQ/T -вся формула
здесь dQ -  тепло, Дж,     для нагрева 1 кг газа на 1 градус (обозначаем К-кельвин).  Например, для воздуха это примерно    1000Дж/кг. Если начальная температура, скажем, 200 К, прирост энтальпии dS=1000/200 = 5 Дж/кг х К. Нагреем еще на 1 градус. То же самое, только вместо 200К уже делим на 201 К и т.д. Так определяются значения в широком диапазоне температур и давлений. Значения энтропии табулированы. Есть таблицы для многих десятков веществ.
Кстати, на практике важна, не столько упорядоченность, информация, (отчасти мифическая) сколько ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОБРАТИМОСТЬ. Что это за зверь. Например, сжимаем некоторое количество воздуха в компрессоре при начальной  комнатной температуре 293 К до 100 атмосфер, при этом воздух нагревается, например, до 800 К. А затем этот сжатый и нагретый воздух пропускаем через турбину снижаем давление до исходного значения. В идеале при 100% КПД компрессора и турбин рабочее тело ( воздух) вернется к исходному состоянию - 1 атмосфера и 293 К (т.е 20 град Цельсия). При этом работа, совершенная компрессором, такая же как турбины, только с обратным знаком.
В реальности КПД лучших компрессоров и турбин около 90%, поэтому в турбине вернется в лучшем случае процентов 75 От работы, затраченной на сжатие.
С помощью энтропии и таблиц, можно определить работу сжатия и расширения
Берем, например, воздух на входе самолетной турбины при 20 атмосферах и начальной температуре 1400К. Открываем термодинамические таблицы. Например, имеем значение  энтропии 12, 384 кДж/кг х К.
а теперь берем ту же таблицу при давлении 1 атмосфера и ищем такую температуру, при  которой значение энтропии будет таким же, как и перед турбиной, например, это  будет 800 К. Работа идеального расширения  равна разности энтальпий, которые есть в таблице. А теперь идеалную работу умножаем на КПД, получаем реальную работу. К сожалению, в  тепловых двигателях полезная работа турбины (или поршня при расширении) меньше идеальной, умножается на КПД, а работа сжатия - "вредная работа" - наоборот больше идеальной, делится на КПД.
Пока пора заканчивать, если интересно могу продолжить, ответить на дополнительные вопросы и еще кое-что интересное но без дещевых сенсаций, как америкосы нагородили вокруг Теслы - чисто пиндосовский стиль, в Европе такой фантастики вокруг ученых меньше