Entropija

Izvor: Wikipedija

Entropija (S) je u termodinamici funkcija stanja sustava, koju je uveo 1965 Rudolf Clausius, a definirana je izrazom:

$d S = d Q / T$

Ovdje je $d Q$ toplina razmijenjena u reverzibilnom procesu kojim sustav prelazi iz jednog stanja u drugo, a $T$ apsolutna temperatura.

Pojam entropija se također koristi u informatici gdje opisuje količinu informacije.

Bez obzira na temperaturu i količinu topline, u povratnim (reverzibilnim) procesima u termodinamici, ukupna entropija svih djelova sustava ostaje nepromijenjena (uključujući tu i spremnik topline sa kojim sustav koji promatrao izmjenjuje toplinu). U nepovratnim (ireverzibilnim) procesima entropija uvijek raste.

Stvarni procesi u prirodi su uvijek irverzibilni, tj. kod njih entropija uvijek raste. Entropija je specifična u odnosu na ostale fizikalne veličine po tome što možemo reći da entropija određuje smjer (ili strijelu) vremena u makroskopskom svijetu. Stvarni smjer vremena (uobičajeni smjer, vrijeme ide prema "naprijed") je onaj u kojem se entropija makroskopskih sistema povećava ili ostaje ista.

Osobita je važnost pojma entropije u formulaciji i razumijevanju drugog zakona termodinamike.

Osim termodinamičke definicije entropije, u okviru statističke mehanike, Ludwig Boltzmann uveo je entropiju kao logaritam od ukupnog broja mikroskopskih stanja koja vode do istog makroskopskog stanja nekog sustava:

$S = - k \sum_i p_i \log p_i,\,$

Ovdje je $p i$ vjerojatnost da odabrano mikroskopsko stanje i tvori određeno makroskopsko ravnotežno stanje.

Ako su u jednom ravnotežnom makroskopskom stanju sva mikroskopska stanja jednako vjerojatna, vrijedi:

$S = k_B \ln \Omega \!$

Ovdje je $k B$ Boltzmannova konstanta, dok je $\Omega\!$ jednak broju svih mogućih mikroskopskih stanja koja su u skladu (tj. mogu tvoriti) jedno određeno makroskopsko stanje sustava.

Ovo možemo ilustrirati u jednostavnom primjeru određivanja entropije:

Predloženo je da se u ovaj tekst uklopi tekst iz članka Jednostavn primjer entropije.(Rasprava)

Ponekad se u popularnoj literaturi entropija naziva "nered u sustavu", "mjera nereda" i slično, što je neprecizna formulacija, koju treba izbjegavati. Prirodni zakoni nemaju ljudski osjećaj za "red" ili "nered".

Točnost podataka u ovom članku je osporena. (Rasprava).

Prema drugome zakonu termodinamike, realni termodinamički procesi odvijaju se tako da entropija ukupnog sustava obavezno poraste. To zapravo znači da je nemoguće postići da se bilo koji realni proces odvija na način da ne dođe do povećanja nereda u sustavu. Taj zakon direktno implicira i nemogućnost dobivanja korisnog rada bez povećanja entropije. Termodinamički proces može imati mnogo koraka no u svakom koraku entropija malo poraste, tj. ukupni sustav je malo bliže stanju ravnoteže. Ako pustimo proces da slobodno teče sustav dođe u stanje s maksimalnom entropijom (najvjerojatnije stanje), tada je postignuta termodininamička ravnoteža i proces se zaustavi.

Nedovršeni članak Entropija koji govori o fizici treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije.