Entropi

For alternative betydninger, seEntropi (flertydig).(Se også artikler, som begynder med Entropi)

Spontan forøgelse af uorden - Enirreversibelproces, hvis ikke der tilføresenergi.

Entropier et udtryk for den samlede uorden ellertilfældighedi et system.

Entropien blev oprindelig indført som et beskrivende begreb inden fortermodynamikkenifysikogkemi.Det gør det muligt at formuleretermodynamikkens 2. lovmeget enkelt. Senere bleventropiindført alene vedanalogiiinformationsteorienafClaude Shannon.Det er dog lykkedes at opstille en velafprøvet, fysisk teori, som forener teoretisk termodynamik ogstatistisk mekanikmed informationsteorien på direkte og kvantificerbar måde

Et system med entropi = 0 er perfekt ordnet. Et fysisk system, som kommer tæt på dette, erBose-Einstein kondensatet,hvor alle partikler befinder sig i samme tilstand. Et informationsteknisk system med entropi = 0 kunne også være encomputer,som kun indeholder 0’er, eller det kunne være enbiotop,som er i perfekthomøostase.Så snart et system forlader denne tilstand af” total velkendthed”, stiger entropien til en størrelse, som er over 0. Den kan dog ikke overstige et maksimum, der bestemmes af f.eks.harddiskenslagerkapacitet, antallet af partikler i det fysiske system ellerbiodiversiteteni det økologiske system. Almindeligvis kalder man denne maksimale entropistørrelse for” perfekt uorden”. Fysikerne taler også omtermisk ligevægt.

Maxwells dæmoner et logisk eksperiment, der drejer sig omtermodynamikkens 2. lov.Det forbinder entropi med bådeenergioginformation.

Definition

For enreversibelvarmeudveksling $\delta Q_{\text{rev}}$ ervejintegraletaf den inversetemperaturfor en lukket proces generelt 0 jf.Clausius' sætning:^[1]

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

Da det lukkede vejintegrale er 0, er ${\frac {\delta Q_{\text{rev}}}{T}}$ vejuafhængig, hvilket vil sige, at det er differentialet af entilstandsfunktion.Denne tilstandsfunktion defineres som entropien:

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

En reversibel,adiabatiskproces - dvs. en proces uden varmeudveksling - er således også enisentropiskproces - dvs. at den har konstant entropi.^[2]

Forskellig brug af begrebet

Selv i videnskabelige lærebøger bruges begrebetentropiforskelligt, og det kan ofte give anledning til misforståelser, men de følgende definitioner kan vise de mange sider af den kultur, der omgiver begrebet entropi.

Entropi er:

Energi,som er nedbrudt til uopretteligvarme.^[3]
Boltzmanns konstantganget med logaritmen for enflerhed,hvor flerheden i enmakrotilstander det antal afmikrotilstande,der svarer til makrotilstanden -Boltzmanns entropiformel.^[4]
Antallet af måder, ting i et system kan være ordnet på (ganget med Boltzmanns konstant).^[5]
En ikke-stabil termodynamisk tilstandsfunktion, målt i antallet af mikrotilstande, som et system kan optræde i, hvilket svarer til nedbrydningen af brugbar energi.^[6]
Et direkte mål fortilfældighedeni et system.^[7]
Et mål forenergispredningenved en bestemt temperatur.^[8]
Et mål for et systems delvise tab af evne til at udføre arbejde på grund af virkningen afirreversibilitet.^[9]
Et indeks for et systems tendens til spontan ændring.^[10]
Et mål for, hvor lidt af et systems energi, der kan fås til at udføre arbejde; også et mål for uorden; jo større entropi, jo større uorden.^[11]
Et parameter, der står for graden af uorden i et system på atomart, ionmæssigt eller molekylært plan.^[12]
Et mål for uorden i universet eller for, hvor meget af et systems energi, der kan fås til at udføre arbejde.^[13]

Noter

^Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "13.7 Clausius' theorem".Concepts in Thermal Physics(engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s.132.ISBN 978-0-19-856770-7.
^Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "14.1 Definition of entropy".Concepts in Thermal Physics(engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s.136.ISBN 978-0-19-856770-7.
^Joel de Rosnay:The Macroscope – a New World View(skrevet af enM.I.T.-uddannet biokemiker), 1979ISBN 0-06-011029-5
^Ralph Baierlein:Thermal Physics,2003ISBN 0-521-65838-1
^Daniel R. Schroeder:Thermal Physics,2000ISBN 0-201-38027-7
^McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Chemistry,2004ISBN 978-0-07-143953-4
^Raymond Chang:Chemistry,6. udg., 1998ISBN 0-07-115221-0
^Peter Atkins og Julio De Paula:Physical Chemistry,8. udg., 2006ISBN 0-19-870072-5
^John D. Cutnell og Kenneth J. Johnson:Physics,4. udg., 1998ISBN 0-471-19113-2
^Donald T. Haynie:Biological Thermodynamics,2001ISBN 0-521-79165-0
^Oxford Dictionary of Science,2005ISBN 978-0-19-280098-5
^John O.E. Clark (udg.):The Essential Dictionary of Science,2004ISBN 978-0-7607-4616-5
^Johm Gribbin:Q Is for Quantum: An Encyclopedia of Particle Physics,1999ISBN 978-0-684-85578-3

[blundell_132-1] Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "13.7 Clausius' theorem".Concepts in Thermal Physics(engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s.132.ISBN 978-0-19-856770-7.

[blundell_136-2] Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "14.1 Definition of entropy".Concepts in Thermal Physics(engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s.136.ISBN 978-0-19-856770-7.

[3] Joel de Rosnay:The Macroscope – a New World View(skrevet af enM.I.T.-uddannet biokemiker), 1979ISBN 0-06-011029-5

[4] Ralph Baierlein:Thermal Physics,2003ISBN 0-521-65838-1

[5] Daniel R. Schroeder:Thermal Physics,2000ISBN 0-201-38027-7

[6] McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Chemistry,2004ISBN 978-0-07-143953-4

[7] Raymond Chang:Chemistry,6. udg., 1998ISBN 0-07-115221-0

[8] Peter Atkins og Julio De Paula:Physical Chemistry,8. udg., 2006ISBN 0-19-870072-5

[9] John D. Cutnell og Kenneth J. Johnson:Physics,4. udg., 1998ISBN 0-471-19113-2

[10] Donald T. Haynie:Biological Thermodynamics,2001ISBN 0-521-79165-0

[11] Oxford Dictionary of Science,2005ISBN 978-0-19-280098-5

[12] John O.E. Clark (udg.):The Essential Dictionary of Science,2004ISBN 978-0-7607-4616-5

[13] Johm Gribbin:Q Is for Quantum: An Encyclopedia of Particle Physics,1999ISBN 978-0-684-85578-3

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]