Entropi (oversatt fra gammelgresk – tur, transformasjon) er et mål, graden av uorden (kaos) i ethvert system. Brukes i følgende eksakte og naturvitenskapelige fag:

I matematikk betyr det å finne logaritmen til antall tilgjengelige systemtilstander;
I statistikk, den sannsynlige verdien av utbruddet av enhver makroskopisk tilstand i systemet;
I termodynamikk (fysikk), graden av irreversibel diffusjon av energi, dvs. standardverdien av tapene, som er uunngåelige når et varmere legeme samhandler med et kaldere;
I informatikk betyr det informasjonskapasiteten til systemet. Et interessant faktum er følgende: Claude Shannon (grunnleggeren av dette begrepet i informasjonsteori) tenkte opprinnelig å kalle entropiinformasjon.

Omtrent komplisert

Entropi er et begrep som brukes i mer enn ett område av menneskelig aktivitet, så definisjonene kan være noe vage. Dette begrepet gjenspeiler en verdi, og essensen kan demonteres med enkle eksempler. Entropi er graden av uorden, graden av usikkerhet og uorden.

Høy entropi kan visualiseres som en gate med spredte papirrester. Hvis papirene er stablet pent i en haug, blir systemet bestilt, og entropien er lav. Entropiverdiene må senkes, og til dette må du bruke mye tid, lim papirene stykke for stykke og legg dem i en haug.

Hvis entropien til et lukket system finner sted, så er alt også enkelt her. Et lukket system kan tenkes som et lukket kabinett, hvis ting er spredt i det, vil det ikke være mulig å påvirke dem utenfra, og kaos i kabinettet vil være til stede i lang tid.

Over tid vil ting brytes ned, og dette vil føre til orden, men ting må brytes ned over lang tid, for eksempel vil det ta 5 år for en ullsokk, og rundt 40 år for skinnsko. I dette eksemplet fungerer skapet som et isolert system, og nedbrytningen av ting i det er å ordne ting i strukturene.

Minimum er entropien, som gjelder makroskopiske gjenstander, de kan observeres med det blotte øye. Når det gjelder de høyere indikatorene, har de ofte et vakuum.

Opprinnelseshistorie

For første gang ble begrepet entropi introdusert i en tid med utvikling av termodynamikk, da behovet oppsto for å studere prosessene som forekommer i termodynamiske legemer. I 1865 beskrev en fysiker fra Tyskland, Rudolf Clausius, med dette begrepet tilstanden til et system der varme har evnen til å transformere til andre typer energi (mekanisk, kjemisk, lys, etc.).

Økningen i entropi er forårsaket av tilstrømningen av termisk energi til systemet og er forbundet med temperaturen ved hvilken denne tilstrømningen oppstår. Behovet for denne verdien skyldtes at all fysikk er basert på idealisering av abstrakte objekter (ideell pendel, ensartet bevegelse, masse osv.).

I dagligdagens forstand er entropi graden av kaos og usikkerhet i systemet: jo mer orden i systemet, og jo mer dets elementer er underordnet enhver orden, jo mindre entropi.

Eksempel: Et skap er et spesifikt system. Hvis alle tingene er der, er entropien mindre. Hvis alle ting er spredt og ikke i hyllene, blir det følgelig større.

Den termiske funksjonen til entalpi er nært knyttet til dette begrepet – den karakteriserer tilstanden til et termodynamisk system i likevektstilstand når du velger et antall uavhengige variabler, som trykk, entropi og antall partikler.

Det motsatte av entropi kalles extropi.

Typer entropier

Begrepet brukes i termodynamikk, økonomi, informasjonsteori og til og med sosiologi. Hva definerer han på disse områdene?

I fysisk kjemi (termodynamikk)

Hovedpostulatet til termodynamikk om likevekt: ethvert isolert termodynamisk system kommer til en likevektstilstand over tid og kan ikke komme ut av det spontant. Det vil si at hvert system har en likevektstilstand for det. Og når vi snakker veldig enkelt, er en slik tilstand preget av uorden.

Entropi er et mål på uorden. Hvordan identifisere et rot? En måte er å tildele hver stat antall alternativer som kan brukes til å implementere denne tilstanden. Og jo flere slike måter å implementere, jo større er verdien av entropi. Jo mer organisert et stoff (dets struktur), jo lavere er usikkerheten (tilfeldighet).

Den absolutte verdien av entropi (S abs.) Er lik endringen i energien som er tilgjengelig for et stoff eller et system under varmeoverføring ved en gitt temperatur. Dens matematiske verdi bestemmes fra verdien av varmeoverføringen (Q) delt på den absolutte temperaturen (T) som prosessen finner sted ved: S abs. Q / T. Dette betyr at S abs. Når du overfører en stor mengde varme. vil øke. Den samme effekten vil bli observert for varmeoverføring ved lave temperaturer.

I økonomi

Økonomi bruker et slikt konsept som entropikoeffisienten. Ved hjelp av denne koeffisienten undersøkes endringen i markedskonsentrasjon og nivå. Jo høyere verdien av koeffisienten er, desto høyere blir den økonomiske usikkerheten og følgelig sannsynligheten for at monopolet oppstår. Koeffisienten hjelper indirekte å vurdere fordelene selskapet oppnår som følge av mulige monopolaktiviteter eller endringer i markedskonsentrasjonen.

I statistisk fysikk eller informasjonsteori

Informasjonsentropi (usikkerhet) er et mål på et bestemt systems uforutsigbarhet eller usikkerhet. Denne verdien hjelper til med å bestemme graden av uorden i eksperimentet eller hendelsen som gjennomføres. Jo mer antall stater systemet kan være i, jo større er usikkerhetsverdien. Alle prosesser for bestilling av systemet fører til at informasjon dukker opp og reduserer informasjonsusikkerhet.

Ved hjelp av uforutsigbar informasjon er det mulig å identifisere en slik kanalkapasitet som vil sikre pålitelig overføring av informasjon (i et system med kodede symboler). Og du kan også delvis forutsi opplevelsesforløpet eller hendelsene, dele dem inn i komponentdelene og beregne usikkerhetsverdien for hver av dem. Denne metoden for statistisk fysikk hjelper til med å avdekke sannsynligheten for en hendelse. Med hjelpen kan du tyde den kodede teksten ved å analysere sannsynligheten for at symboler ser ut og deres entropiindeks.

Det er noe som heter absolutt entropi av et språk. Denne verdien uttrykker den maksimale mengden informasjon som kan formidles i en enhet på dette språket. I dette tilfellet blir symbolet på alfabetet til språket (bit) tatt som en enhet.

I sosiologi

Her er entropi (informasjonsusikkerhet) et kjennetegn på avviket fra samfunnet (systemet) eller dets koblinger fra den aksepterte (referanse) tilstanden, og dette manifesterer seg i en reduksjon i effektiviteten av systemets utvikling og funksjon, forverring av selvet -organisasjon. Et enkelt eksempel: ansatte i et selskap er så tungt belastet med arbeid (utfører et stort antall rapporter) at de ikke har tid til å delta i hovedaktiviteten (utføre kontroller). I dette eksemplet vil tiltaket om upassende bruk av arbeidsressurser av ledelsen være informasjonsusikkerhet.

Hvordan entropi manifesterer seg i livene våre

Ved hjelp av entropi kan du forklare mange uforståelige og overraskende fakta, for eksempel:

Hvorfor er livet vårt så ekstraordinært

Se for deg menneskekroppen. Atomene som utgjør kroppen kunne ha brettet seg til et nesten uendelig antall varianter og ikke skapt noen form for liv. Fra matematikkens synspunkt er sannsynligheten for vår eksistens veldig liten. Og likevel eksisterer vi.

I et univers der entropi styrer alt, er livets eksistens med en så klar, stabil organisasjon fantastisk.

Hvorfor vi elsker kunst og skjønnhet

Entropi kan forklare hvorfor kunst og skjønnhet virker så estetisk for oss. Kunstneren skaper en spesiell form for orden og symmetri som universet mest sannsynlig aldri ville ha generert alene. Antall vakre kombinasjoner er mye mindre enn det totale antallet kombinasjoner. Skjønnhet er en sjeldenhet i et univers fullt av uorden. Derfor er et symmetrisk ansikt sjeldent og vakkert, fordi det er uforlignelig mer asymmetriske alternativer.

Hvorfor trenger du å skape de ideelle forholdene for deg selv?

Hver av oss har sine egne talenter, ferdigheter og interesser. Men samfunnet og kulturen vi lever i ble ikke skapt spesielt for oss. Med tanke på entropi, tenk på hva er sjansene for at miljøet du vokste opp i er ideelt for å frigjøre talentene dine?

Det er ekstremt usannsynlig at livet vil skape en situasjon for deg som passer perfekt til dine evner. Mest sannsynlig vil du finne deg selv i en posisjon som ikke helt samsvarer med dine ferdigheter og behov.

Vi beskriver vanligvis en slik tilstand som “malplassert”, “utenfor deres element.” Naturligvis er det under slike forhold mye vanskeligere å oppnå suksess, å være nyttig, å vinne. Når vi vet dette, må vi selv skape ideelle levekår for oss selv. Vanskeligheter i livet oppstår ikke fordi planetene er så oppstilt, og ikke fordi noen høyere makter har konspirert mot deg. Det er bare loven om entropi på jobben. Det er mange flere tilstander av uorden enn ordnede. Med alt dette i tankene er det ikke overraskende at det er problemer i livet, men at vi kan løse dem.

Ligning og beregning av entropi

Det er flere måter å beregne entropi på. Men de to vanligste ligningene er relatert til reversible termodynamiske og isotermiske prosesser (med konstant temperatur).

Entropi og varmedød i universet

Noen forskere spår at universets entropi vil øke i en slik grad at det skaper et system som ikke er i stand til nyttig arbeid. Og bare varmeenergi blir igjen. Universet, sier de, vil dø av varmedød.

Imidlertid bestrider andre forskere varmedødsteorien. De hevder at universet som et system beveger seg lenger og lenger bort fra entropi. Selv om entropien i noen av dens indre regioner
øker.

Andre ser universet som en del av et enda større system. Atter andre sier at de mulige statene ikke har like sannsynlighet. Derfor er de vanlige ligningene for beregning av entropi irrelevante.

De vanligste formuleringene av entropi i fysikk

Mange kjente fysikere har prøvd å forklare begrepet entropi på en tilgjengelig måte for vanlige mennesker. La oss trekke frem de tre mest berømte formuleringene av forklaringen.

Clausius uttalelse

Det er ikke mulig å varme opp en kropp med høyere temperatur med en kropp med lavere temperatur.

For eksempel ser det slik ut – du kan sette en vannkoker med vann på et stykke is (a priori, vanntemperaturen er høyere enn istemperaturen), men du kan ikke vente på at vannet skal koke. Selv om termodynamikkens to første begynnelser ikke benekter denne muligheten.

Thomsons formulering

I et lukket system er en prosess umulig, hvis eneste resultat vil bli utført på grunn av termisk energi mottatt fra noe legeme.

Boltzmanns uttalelse

En reduksjon i entropi i et lukket system er umulig.

Denne formuleringen fører til mye kontrovers, selv om alt er intuitivt klart. Kaos vil vokse i en forlatt bolig – støv vil legge seg, noen ting vil falle fra hverandre. Du kan ordne ting, men bare ved å bruke ekstern energi, det vil si arbeidet til et rengjøringsmiddel.

Problemet er at universet i moderne konsepter er et lukket system. Den ble dannet et sted for 14-15 milliarder år siden. I løpet av denne tiden ville entropien føre til at galaksene gikk i oppløsning, stjernene gikk ut og ingen nye stjerner ville vises i prinsippet. Men solen vår er ikke mer enn 5 milliarder år gammel, og universet som helhet har ikke kommet i en tilstand av kaos.

Entropi: avhandling og eksempler

Et eksempel. T9-program. Hvis et ord inneholder et lite antall skrivefeil, vil programmet lett gjenkjenne ordet og foreslå at det erstattes. Jo flere skrivefeil, desto mindre informasjon vil programmet ha om ordet som skrives inn. Følgelig vil en økning i forvirring føre til en økning i informasjonsusikkerhet, og omvendt, jo mer informasjon, jo mindre usikkerhet.

Eksempel. Terning. Det er bare en måte å kaste ut en kombinasjon av 12 eller 2: 1 pluss 1 eller 6 pluss 6. Og det maksimale antall måter er 7 (har 6 mulige kombinasjoner). Uforutsigbarheten ved implementeringen av nummer syv er størst i dette tilfellet.

Generelt sett kan entropi (S) forstås som et mål på energifordeling. Ved en lav verdi på S er energi konsentrert, og til en høy verdi fordeles den kaotisk.

Eksempel. H2O (kjent for alt vann) i flytende tilstand av aggregering vil ha større entropi enn i fast stoff (is). Fordi i et krystallinsk fast stoff inntar hvert atom en viss posisjon i krystallgitteret (rekkefølge), og i flytende tilstand har ikke atomer visse faste posisjoner (uorden). Det vil si at et legeme med et mer stivt arrangement av atomer har en lavere entropiværdi (S). Hvit diamant uten urenheter har den laveste S-verdien sammenlignet med andre krystaller.

Eksempel. Molekylet er i et kar som har venstre og høyre side. Hvis det ikke er kjent i hvilken del av karet molekylet er lokalisert, vil entropien (S) bestemmes av formelen S = S max = k lgW, hvor k er antall implementeringsmetoder, W er antall deler av fartøyet. Informasjonen i dette tilfellet vil være lik null I = I min = 0. Hvis det er kjent nøyaktig i hvilken del av karet molekylet er plassert, så er S = S min = k ln1 = 0, og I = I max = log 2 W. Jo mer informasjon, jo lavere er verdien av informasjonsusikkerhet .

Eksempel. Jo høyere ordre på skrivebordet, jo mer informasjon kan du lære om tingene som står på det. I dette tilfellet reduserer rekkefølgen av objekter entropien til “desktop” -systemet.

Eksempel. Det er mer informasjon om timen i løpet av leksjonen enn i pausen. Entropien i leksjonen er nedenfor, ettersom studentene sitter på en ordnet måte (mer informasjon om plasseringen til hver elev). Og i pausene endres disposisjonen til studentene kaotisk, noe som øker deres entropi.

Eksempel. Når et alkalimetall reagerer med vann, frigjøres hydrogen. Hydrogen er en gass. Siden gassmolekyler beveger seg kaotisk og har høy entropi, oppstår reaksjonen som vurderes med en økning i verdien.

Fra hverdagen:

Når vi skriver sms-meldinger på en mobiltelefon, bruker vi ofte T9-programmet. Jo færre feil i ordet vi skriver, jo lettere blir det å gjenkjenne det av programmet, og jo raskere vil det gi oss erstatning. Konklusjon: jo mer forvirring, jo større informasjonsusikkerhet.
Når vi kaster to terninger når vi spiller terninger, er det bare en måte å kaste en kombinasjon av 2 eller 12 (1 og 1, 6 og 6). Maksimalt antall måter å rulle ut nummer 7 (6 mulige kombinasjoner). Uforutsigbarhet i dette tilfellet vil være maksimalt.
Det er mer informasjon om antall studenter i løpet av leksjonen enn i pausen. Siden i leksjonen hver elev sitter på plass, er entropien lavere. Utenfor klasserommet er bevegelsen til skolebarn preget av kaos, noe som fører til en økning i verdien av entropi.
Hvis du rydder opp på skrivebordet, legger gjenstander på sine steder, kan du få mer informasjon om dette eller det objektet på det. Ordningen på ting på pulten reduserer mengden entropi.

Viktig! Alt som omgir oss har en tendens til å øke entropien. En person har til hensikt å motta den maksimale mengden informasjon fra verden rundt seg. Alle teoretiske retninger i studiet av entropi (i fysikk, kjemi, økonomi, matematikk, sosiologi) er rettet mot å etablere en balanse (balanse) mellom intensjoner og ønsker fra mennesker og de naturlige prosessene som forekommer i naturen.

Entropi: hva er det med enkle ord

Det russiske språket, som alle andre, endrer seg kontinuerlig under presset fra konstant teknologisk lån og samarbeid med andre stater. Takket være dette er språket vårt rikt på ulike fremmedspråklån.

Et av de relativt nye ordene på russisk var ordet “entropi”, som mange av oss møtte, men ikke alle forstår hva det egentlig betyr.

Hva er entropi i enkle ord

Ofte finnes ordet “entropi” selvfølgelig i klassisk fysikk. Dette er et av de vanskeligste begrepene i denne vitenskapen, derfor møter studenter fra fysikkuniversiteter ofte problemer i oppfatningen av dette begrepet.

Dette er en veldig spesifikk koordinat – Russlands hovedstads hovedstad – Moskva er imidlertid en ganske stor by, så du vet fortsatt ikke nøyaktig informasjon om plasseringen min. Men når jeg forteller deg mitt for eksempel postnummer, vil entropien om meg, som et objekt, avta.

Dette er ikke en helt nøyaktig analogi, så la oss gi et eksempel til for å avklare. La oss si at vi tar ti sekssidede terninger. La oss kaste dem alle etter tur, og så vil jeg fortelle deg summen av indikatorene som ble droppet – tretti.

Basert på summen av alle resultatene, vil du ikke kunne si sikkert hvilken figur og hvilken dø som falt ut – du har rett og slett ikke nok data til dette. I vårt tilfelle vil hvert siffer på fysikernes språk kalles en mikrostat, og en mengde lik tretti, i samme fysiske dialekt, vil bli kalt en makrostat.

Hvis vi beregner hvor mange mulige mikrostater tre dusin kan gi oss totalt, kommer vi til at antallet når nesten tre millioner verdier. Ved hjelp av en spesiell formel kan vi beregne entropiindeksen i dette sannsynlige eksperimentet – seks og et halvt.

Hvor kom halvparten fra, spør du kanskje? Denne brøkdelen vises på grunn av det faktum at når vi nummererer i syvende rekkefølge, kan vi operere med bare tre tall – 0, 1 og 2.

Det moderne ordet “entropi” har greske røtter, og på grunn av oversettelsen blir det ofte kalt “kaosmålet”. La oss si at du bestemmer deg for å ha en fest i leiligheten din i anledning bursdagen til den lille datteren din.

De renset hele leiligheten, vasket gulv og vinduer, vasket oppvasken, og la deretter alle oppvasken vakkert og elegant på bordet. Det opprinnelige huskaoset i leiligheten din har redusert betydelig, derfor har huset ditt blitt et system med lav entropi.

Entropi i universet

I følge prognosene fra astrofysikere er en av alternativene for utviklingen av universet varmedød.

Universet vårt er (forestill deg hvor fremsynte de gamle grekerne var i denne forbindelse) ren kaos, der noe stadig skjer: stjerner blir født og dør, nye galakser dannes, kort sagt skjønnhet! På et tidspunkt vil entropien til Universet nå sitt maksimale, og det vil ganske enkelt ikke skje noe i det. Så mye for døden fra lediggang.

Kaos gjennomsyrer hele kosmos, hele vår natur, ned til atomer og elementære partikler. Alt er i konstant bevegelse og samhandling, som en perfekt bearbeidet mekanisme. Og alle disse prosessene styres av lover som vi, elendige mennesker, kan uttrykke på ikke mindre vakkert matematisk språk.

Men hvordan, med et slikt nivå av entropi (det vil si kaos) i Universet, kunne noe ha oppstått i det hele tatt? Svaret på dette spørsmålet er ekstremt enkelt. All materie overfører entropinivået til sitt eget miljø, alt den kan nå.

For eksempel, for å regulere nivået av entropi på jorden, forsyner en stjerne som heter Solen oss kontinuerlig energi, som den produserer på grunn av en uopphørlig termonukleær reaksjon på overflaten.

Hvis planeten vår var et lukket system, kunne entropien inne i den ifølge den andre loven om termodynamikk bare øke, men som du allerede forsto, tillater solen oss å holde nivået på jordens entropi normalt.

Entropi og kaos gjennomsyrer alt som omgir oss og til og med det som er inni oss. I gasser og væsker spiller entropi en nøkkelrolle, selv våre øyeblikkelige ønsker og impulser er faktisk ikke annet enn et produkt av universelt universelt kaos.

Det er ikke vanskelig å komme igjen til den vakreste konklusjonen: Universet, uansett hvor stort det måtte være, er en samling av et uendelig antall partikler av den mest varierte størrelsen og ikke mindre forskjellige egenskaper.

Alt i det, fra en elementær boson til Alpha Centauri og hele galakser, er forbundet med usynlige tråder. Slike oppdagelser av fysikere er slående ikke bare i kompleksiteten, men også i skjønnheten.

Det ser ut til at de vanlige matematiske og fysiske formlene på tavlene til ikke-barberte, ettertenkelige menn med briller er nøkkelfaktorer for vår kunnskap om oss selv og oss selv og vår plass i det enorme universet.

Vi håper at denne artikkelen hjalp deg med å avklare hva entropi egentlig er, i hvilke tilfeller dette ordet brukes, og også hva oppdagelsen av denne indikatoren førte forskere og filosofer til.

Hvem vet, kanskje å lese denne artikkelen vil inspirere deg til å målrettet studere denne fantastiske vitenskapen – fysikk. På en eller annen måte er det veldig viktig for en moderne person å være interessert i vitenskap, i det minste for sin egen utvikling.

Endelig

Hvis vi kombinerer alt det ovennevnte, viser det seg at entropi er et mål på forstyrrelse eller usikkerhet i systemet og dets deler. Et interessant faktum er at alt i naturen har en tendens til maksimal entropi, og mennesket – til maksimal informasjon.

Kilder som brukes og nyttige lenker om emnet: https://advi.club/psihologiya-i-obshhestvo/183-entropiya-prostymi-slovami.html https://obraz-ola.ru/prochee/razbiraemsya-chto-takoe- entropiya .html https://tvercult.ru/nauka/entropiya-chto-eto-takoe-obyasnenie-termina-prostyimi-slovami https://Lifehacker.ru/entropy/ https://zen.yandex.ru/media/ alivespace / chto-takoe-entropiia-5d98e1ab43863f00b19f8f80 https://zen.yandex.ru/media/popsci/chto-takoe-entropiia-i-kak-ona-sviazana-s-materiei-i-energiei-5c55ad170280ed00ae : obrabezov. / nauka / entropiya-chto-eto-takoe-obyasnenie-termina-prostymi-slovami.html

Opptakskilde: lastici.ru