entropy là gì

Với entropy vô lý thuyết vấn đề, coi entropy vấn đề. Kết thích hợp của tất cả nhị, coi Entropy vô sức nóng động học tập và lý thuyết vấn đề. Với những cách sử dụng không giống, coi Entropy (định hướng), và những nội dung bài viết không giống vô Thể loại:Entropy.

Nhiệt động lực học
Động cơ sức nóng Carnot cổ điển Bạn đang xem: entropy là gì
Các nhánh Cổ điển Thống kê Hóa học Nhiệt động lực học tập lượng tử Cân bằng / Không cân nặng bằng
Định luật Không Một Hai Ba
Hệ thống sức nóng động Hệ cơ vật lý kín Trạng thái Phương trình trạng thái Khí lý tưởng Khí thực Trạng thái vật chất Pha Cân bằng Thể tích kiểm tra Dụng cụ Quá trình Đẳng áp Đẳng tích Đẳng nhiệt Đoạn nhiệt Đoạn sức nóng thuận nghịch Đẳng entanpi Chuẩn tĩnh Đa biến/đẳng dung Giãn nở tự động do Thuận nghịch Không thuận nghịch Endoreversibility Vòng tuần hoàn Động cơ nhiệt Bơm nhiệt Hiệu suất nhiệt
Thuộc tính hệ Note: Biến số phối hợp in italics Property diagrams Intensive and extensive properties Functions of state Nhiệt độ / Entropy (giới thiệu) Áp suất / Thể tích Chemical potential / Số hạt Vapor quality Reduced properties Process functions Công Nhiệt
Tính năng vật liệu Property databases Nhiệt dung riêng  Độ nén  Độ giãn nở nhiệt
Phương trình Định lý Carnot Định lý Clausius Fundamental relation Phương trình hiện trạng khí lý tưởng Quan hệ Maxwell Onsager reciprocal relations Phương trình Bridgman Table of thermodynamic equations
Thế sức nóng động Năng lượng tự động do Entropy tự động do Nội năng Entanpi Năng lượng tự tại Helmholtz Năng lượng tự tại Gibbs
Lịch sử Văn hóa Lịch sử Khái quát Nhiệt Entropy Gas laws Máy móc "chuyển động vĩnh viễn" Triết học Entropy và thời gian Entropy và cuộc sống Brownian ratchet Con quỷ Maxwell Nghịch lý tử vong nhiệt Nghịch lý Loschmidt Synergetics Lý thuyết Lý thuyết calo Lý thuyết nhiệt Vis viva ("lực sống") Mechanical equivalent of heat Motive power Key publications "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" "Reflections on the Motive Power of Fire" Dòng thời gian Nhiệt động lực học Động cơ nhiệt Nghệ thuật Giáo dục Bề mặt mày sức nóng động lực học tập Maxwell Entropy as energy dispersal
Nhà khoa học Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson Waterston
Sách
x t s

Entropy là một trong định nghĩa khoa học tập, tương đương một tính chất cơ vật lý rất có thể tính toán được, dùng làm chỉ hiện trạng mất mặt trật tự động, tình cờ hoặc ko chắc chắn rằng. Thuật ngữ và định nghĩa này được dùng trong không ít nghành nghề không giống nhau, kể từ sức nóng động lực học tập cổ xưa, cho tới những tế bào mô tả vi tế bào vô cơ vật lý đo đếm và những qui định của lý thuyết vấn đề. Entropy phần mềm sâu sắc rộng lớn trong số hệ chất hóa học, cơ vật lý và sinh học tập và quan hệ của những hệ này với cuộc sống đời thường, vô ngoài trái đất học tập, kinh tế tài chính học tập, xã hội học tập, Khoa học tập khí quyển, đổi khác nhiệt độ và khối hệ thống vấn đề bao hàm truyền phân phát vấn đề vô viễn thông.^[1]

Trong sức nóng động lực học tập, entropy sức nóng động lực (hay gọi giản dị và đơn giản là entropy) ký hiệu là S, là một trong đơn vị chức năng đo sức nóng năng phân phát giã, hít vào khi một hệ cơ vật lý fake hiện trạng bên trên một sức nóng chừng vô cùng xác lập (). Trong cơ học tập đo đếm, entropy được khái niệm như là một trong đơn vị chức năng tính toán kĩ năng tuy nhiên một hệ rất có thể rớt vào hiện trạng chừng vô một hiện tượng, nó thông thường được gọi là "sự lộn xộn" hoặc "tính bừa" thể hiện tại vô một hệ.^[1] Thứ vẹn toàn của entropy theo gót hệ SI là joule bên trên chừng Kelvin (J/K).

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Lịch sử của entropy chính thức với công trình xây dựng ở trong nhà toán học tập người Pháp Lazare Carnot, quyển Các nguyên tắc cơ bạn dạng của thăng bằng và fake động (1803). Trong kiệt tác này, ông vẫn khuyến cáo nguyên tắc nhận định rằng toàn bộ những sự tốc độ và vấp va của những phần đang được hoạt động vào cụ thể từng cơ cấu tổ chức đều phải có hiện hữu của những tổn hao về "moment hoạt động". Nói cách tiếp theo, vô ngẫu nhiên một quy trình đương nhiên nào là đều tồn bên trên một Xu thế cố hữu của việc xài giã tích điện hữu ích. Dựa bên trên công trình xây dựng này, năm 1824 đàn ông của Lazare là Sadi Carnot vẫn xuất bạn dạng cuốn Những suy ngẫm về tích điện phân phát động của lửa (Reflections on the Motive Power of Fire). Trong số đó, ông nêu đi ra ý kiến rằng vào cụ thể từng mô tơ sức nóng, mỗi một khi năng lượng, tuy nhiên thời buổi này gọi là sức nóng, "rơi" vì thế một sự sai không giống sức nóng chừng, thì công hoặc tích điện phân phát động rất có thể được sinh đi ra kể từ những ứng dụng của "sự rơi calo" thân ái một vật giá và một vật giá buốt. Đây là những trí tuệ lúc đầu về nguyên tắc loại nhị của sức nóng động lực học tập.^[2]

Carnot vẫn kiến thiết ý kiến về sức nóng của tôi 1 phần phụ thuộc "Giả thuyết Newton" (đầu thế kỉ 18). Giả thuyết này nhận định rằng cả sức nóng và độ sáng là những loại không giống nhau của những dạng vật hóa học ko thể đập diệt, bị bú mớm và đẩy vị những vật hóa học không giống. Ông cũng phụ thuộc ý niệm của Count Rumford, người vẫn cho là sức nóng rất có thể được sinh đi ra vì thế yêu tinh sát như khi những nòng đại bác bỏ nã đạn. Do cơ, Carnot vẫn suy đoán rằng nếu như một vật thể chứa chấp vật hóa học sinh công, ví dụ như một vật chứa chấp khá nước, được lấy lại ĐK lúc đầu của chính nó (nhiệt chừng và áp suất) ở cuối của một quy trình máy, thì "không sở hữu thay cho thay đổi nào là vô hiện trạng của vật sinh công." Chú mến này sau này được thêm vô như thể những chú mến nhỏ ở cuối trang vô cuốn sách của ông, và chủ yếu nó vẫn dẫn đến việc cách tân và phát triển của định nghĩa entropy.

Trong những năm 1850 và 1860, ngôi nhà cơ vật lý người Đức Rudolf Clausius vẫn phản đối mạnh mẽ và tự tin fake thuyết bên trên của Carnot. Clausius nhận định rằng nên sở hữu sự thay cho thay đổi hiện trạng của vật sinh công và thể hiện cơ hội phân tích và lý giải toán học tập cho việc thay cho thay đổi cơ, bằng phương pháp nghiên cứu và phân tích thực chất của việc tự động tổn hao sức nóng hữu ích khi tiến hành công, ví dụ như khi sức nóng được sinh đi ra vì thế yêu tinh sát.^[3] Quan điểm đó trái ngược ngược với những ý kiến trước cơ, phụ thuộc lý thuyết của Newton, rằng sức nóng là phân tử vững chắc sở hữu lượng.^[4] Sau cơ, những ngôi nhà khoa học tập như Ludwig Boltzmann, Willard Gibbs, và James Clerk Maxwell vẫn chỉ ra rằng hạ tầng đo đếm của entropy; Carathéodory vẫn phối kết hợp entropy với 1 khái niệm toán học tập của việc bất thuận nghịch tặc.

Định nghĩa của entropy theo gót động lực học tập cổ điển[sửa | sửa mã nguồn]

Tính ko bảo toàn của entropy[sửa | sửa mã nguồn]

Khó khăn trong các công việc thể hiện một khái niệm đúng mực về entropy của một hệ đó là việc entropy không tồn tại tính bảo toàn. Đại lượng này rất có thể tăng một cơ hội đột ngột vô một quy trình ko thuận nghịch tặc. Thật vậy, theo gót toan luật nhị sức nóng động lực học tập, entropy của một hệ xa lánh ko thể hạn chế, tuy nhiên chỉ rất có thể tăng hoặc không thay đổi độ quý hiếm vô tình huống quy trình đổi khác là thuận nghịch tặc.

Những đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch[sửa | sửa mã nguồn]

Một sự đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc vô sức nóng động học tập khi nó mang ý nghĩa 'gần cân nặng bằng' và không khiến đi ra yêu tinh sát dẫn đến việc bay sức nóng nào là. Trong những ĐK như bên trên, sự đổi khác của hệ rất có thể coi như cấu trở thành kể từ hàng loạt những hiện trạng thăng bằng tiếp tục. Nếu tất cả chúng ta hòn đảo ngược những ĐK của môi trường xung quanh phía bên ngoài - nguyên tố tác động đến việc đổi khác của hệ, tớ tiếp tục tảo ngược lại hiện trạng lúc đầu qua loa những hiện trạng thăng bằng hắn giống hệt như bên trên tuy nhiên theo gót trật tự ngược lại. Sở dĩ sở hữu điều này là vì thế không tồn tại hiện tượng kỳ lạ thất bay (nhiệt, vật hóa học..) Vì thế, tớ rất có thể tế bào phỏng được sự đổi khác của hệ và tế bào mô tả đúng mực hiện trạng thăng bằng của hệ ở từng thời gian.

Vì những fake thiết vẫn đề ra như bên trên, những đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc được xem như là một quy mô hoàn hảo (giống như quy mô khí hoàn hảo, khi tất cả chúng ta fake thiết rằng không tồn tại sự vấp va trong số những phân tử khí với nhau). Từ quy mô này, tất cả chúng ta rất có thể mô tả những quy trình đổi khác thực bằng phương pháp đảm nói rằng những quy trình này được tiến hành với vận tốc cực kỳ lừ đừ, sự hiệu quả làm mất đi thăng bằng của những hàm hiện trạng là cực kỳ không nhiều và yêu tinh sát cũng rất được cắt giảm tối nhiều.

Ngược lại, một sự đổi khác được xem như là ko thuận nghịch tặc nếu mà ko thỏa mãn nhu cầu những ĐK như phía trên. Vấn đề này tựa như tình huống trái ngược trứng bị vỡ khi vấp va với sàn ngôi nhà cứng: tất cả chúng ta rất có thể thấy nếu như sự đổi khác là thuận nghịch: trái ngược trứng tiếp tục tự động ghép những miếng vỡ lại rồi cất cánh lên bên trên ko, về bên hiện trạng lúc đầu. Tại ví dụ này, tất cả chúng ta thấy sở hữu sự thể hiện tại về mũi thương hiệu thời hạn.

Những đổi khác mang ý nghĩa ko thuận nghịch[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm: payslip là gì

Những sự đổi khác vô thực tiễn thông thường là những đổi khác ko thuận nghịch tặc vì thế luôn luôn sở hữu sự thất bay, và mất mặt trong không ít môi trường xung quanh không giống nhau. Do này mà hệ ko lúc nào về bên một cơ hội tức thời về hiện trạng ngay lập tức trước cơ. Năng lượng bị mất mặt của hệ bên dưới dạng sức nóng lượng tiếp tục góp sức vô sự ngày càng tăng của việc 'hỗn loạn' cộng đồng. Mà sự 'hỗn loạn' lại được đo vị hàm hiện trạng entropy, ký hiệu là S được reviews trải qua toan luật loại nhị của sức nóng động học tập.

Nếu như toan luật loại nhất là toan luật bảo toàn tích điện của hệ thì toan luật loại nhị là toan luật về sự việc đổi khác của hệ: Tất cả những sự đổi khác thực đều được tiến hành với việc tăng thêm của việc 'hỗn loạn' cộng đồng (bao bao gồm hệ + môi trường xung quanh ngoài); sự láo lếu loàn được đo vị entropy. Tại trên đây, tất cả chúng ta bảo rằng sở hữu sự tăng entropy.

Phương trình của toan luật loại nhị tế bào mô tả sự tăng entropy:

Trong tình huống đổi khác là hoàn hảo (thuận nghịch), không tồn tại sự đưa đến entropy:

Tính "cộng được"[sửa | sửa mã nguồn]

Nhiệt động học tập cổ xưa khái niệm entropy như 1 đại lượng mang ý nghĩa "cộng được", điều này tức là tất cả chúng ta rất có thể chiếm được entropy của hệ bằng phương pháp nằm trong toàn cỗ entropy bộ phận (ngược lại, sức nóng chừng ko mang ý nghĩa "cộng được" vì thế sức nóng chừng của hệ ko vị tổng sức nóng chừng những trở thành phần)

Khi toàn bộ những đổi khác là thuận nghịch tặc, tất cả chúng ta rất có thể tế bào mô tả entropy như 1 đại lượng được bảo toàn. Do rất có thể được truyền kể từ hệ này qua loa hệ không giống hoặc đi ra môi trường xung quanh phía bên ngoài, entropy được xem như 1 loại 'tiền xu' trao thay đổi. Đơn vị của entropy là Joule bên trên Kelvin, ký hiệu J.K⁻¹, thể hiện tại lượng entropy lấy được vị hệ khi hệ nhận được một Joule sức nóng lượng bên trên chừng Kelvin. Tổng quát mắng hóa, khi hệ sẽ có được δQ joule sức nóng lượng vô một quy trình thuận nghịch tặc vi tế bào ở sức nóng chừng T, entropy của chính nó tăng:
.

Từ trên đây, với 1 đổi khác thuận nghịch tặc được tiến hành ở sức nóng chừng T ko đổi:
Entropy là một trong hàm hiện trạng, tức là chỉ tùy thuộc vào hiện trạng đầu và cuối của hệ tuy nhiên ko tùy thuộc vào phương thức đổi khác thân ái nhị hiện trạng này.Do entropy của nhân thể đồng hóa học, ở ko chừng Kelvin, vị ko vì thế hệ trọn vẹn 'có trật tự' (ngược lại với 1 hệ láo lếu loạn), tất cả chúng ta rất có thể kiến thiết một thang đo vô cùng cho tới entropy.

Nếu như đổi khác ko thuận nghịch tặc, sức nóng lượng dùng phát triển thành vì thế sức nóng lượng tùy thuộc vào phương thức đổi khác thân ái nhị hiện trạng đầu và cuối. Hơn nữa, tất cả chúng ta vẫn thấy phía trên rằng sự đổi khác ko thuận nghịch tặc sinh đi ra entropy và tổng entropy tiếp tục dương:

Mà môi trường xung quanh ngoài nhận vô sức nóng lượng hỗ trợ vị hệ một độ quý hiếm vị .
Sự đổi thay thiên entropy của môi trường xung quanh ngoài vì thế bằng:
Tổng entropy trở thành:
Từ trên đây, tất cả chúng ta chiếm được bất đẳng thức kiến thiết vị Clausius cho tới những đổi khác ko thuận nghịch:

Kết trái ngược chiếm được kể từ bất đẳng thức Clausius về công suất tiến hành vị hệ[sửa | sửa mã nguồn]

Ở sức nóng chừng T, xét một đổi khác của hệ kể từ hiện trạng sức nóng động học tập lúc đầu, ký hiệu là A cho tới hiện trạng thăng bằng sau cùng, ký hiệu là B.

Sự đổi thay thiên entropy của hệ phát sinh vì thế sự đổi khác này, rất có thể được ghi chép như sau:

Có thể tổ chức đổi khác này một cơ hội thuận nghịch tặc hoặc ko thuận nghịch tặc. Sự đổi thay thiên của entropy là kiểu như nhau vô cả nhị tình huống. trái lại, sức nóng năng Q và công suất W vì thế tùy thuộc vào phương thức đổi khác và vì thế, tất cả chúng ta có: và .

Áp dụng toan luật loại hai:

Do cơ,

Áp dụng toan luật loại nhất về bảo toàn nội năng U:

Trong một hệ (máy sức nóng, máy năng lượng điện,...) tuy nhiên tính năng hầu hết là tạo ra đi ra công suất cho tới môi trường xung quanh phía bên ngoài, công suất sinh đi ra được xem âm theo gót quy ước về dấu: W < 0

Do này mà tất cả chúng ta cần thiết tính cho tới độ quý hiếm vô cùng của công sinh đi ra và bất đẳng thức hòn đảo ngược như sau:

Do vậy, công sinh đi ra vị hệ càng rộng lớn nếu mà đổi khác càng thuận nghịch tặc.

Lưu ý:

• Ma sát là trở thành tố hầu hết phát sinh sự ko thuận nghịch tặc, vì thế, rất cần phải thực hiện hạn chế yêu tinh sát. Đó là mục tiêu của việc chất trơn tru dầu mỡ bên trên những cụ thể sở hữu sự tương tác cơ học tập.
• Vận tốc cũng là một trong trở thành tố phát sinh sự ko thuận nghịch: con xe xe hơi càng cút thời gian nhanh từng nào thì tích điện tiếp tục tiêu hao nhiều từng ấy. Do cơ với và một lượng xăng, dù tố cút càng thời gian nhanh thì quãng lối đi được càng không nhiều.
• Pin năng lượng điện hỗ trợ nhiều năng lượng điện năng rộng lớn khi quy trình quy đổi tích điện của chính nó, kể từ hóa năng thanh lịch năng lượng điện năng, càng sát với 1 đổi khác mang ý nghĩa thuận nghịch tặc.

Định nghĩa của entropy theo gót cơ vật lý thống kê[sửa | sửa mã nguồn]

Vật hóa học được cấu trở thành kể từ những phân tử (phân tử, vẹn toàn tử, electron...) hoạt động không ngừng nghỉ (tác động nhiệt) đưa đến thân ái bọn chúng một loại lực tương tác bú mớm nhau tuy nhiên độ mạnh của loại lực này hạn chế dần dần khi khoảng cách tương tác tăng. Với thể khí, khoảng cách trong số những phân tử là kha khá rộng lớn, vì thế, những tương tác thông thường yếu ớt và những phân tử rất có thể được xem như tự tại dịch rời vô không khí số lượng giới hạn. Tuy nhiên vì thế không khí số lượng giới hạn nên những phân tử này tiếp tục Chịu đựng những vấp va thân ái bọn chúng nhấn đến việc đổi thay thiên tích điện. Tại thể lỏng, khoảng cách trong số những phân tử nhỏ rộng lớn và những phân tử vì thế không nhiều tự tại dịch rời rộng lớn (có thể dịch rời vô thể tích của hóa học lỏng tuy nhiên ko thể bay đi ra ngoài). Tại thể rắn, từng phân tử link đàn hồi với những phân tử sát bên và xê dịch xung quanh một địa điểm thắt chặt và cố định. Trong toàn bộ những tình huống, địa điểm và tích điện của những phân tử trọn vẹn phân bổ tình cờ.

Tổng tích điện của toàn bộ những phân tử vô một hệ được gọi là nội năng U của hệ. Một hệ là cô lập, tức là không tồn tại sự trao thay đổi tích điện tương đương vật hóa học với môi trường xung quanh ngoài. Trạng thái mô hình lớn của hệ được xác lập vị thể tích V và nội năng U. Tuy nhiên, những phân tử rất có thể được bố trí vô cũng nhân thể tích vị rất nhiều cách thức không giống nhau; tương tự động vì vậy, nội năng cũng rất có thể được phân bổ bên trên những phân tử theo khá nhiều phương cơ hội không giống nhau. Mỗi cơ hội bịa những phân tử vào trong 1 thể tích và phân chia nội năng cho những phân tử này được gọi là một trong 'cấu hình vi mô' của hiện trạng mô hình lớn xác lập vị thể tích V và nội năng U. Số phân tử vô một hệ mô hình lớn là rất rộng (cỡ 10²³), con số thông số kỹ thuật vi tế bào Ω(U, V) cũng rất rộng. Định nghĩa entropy S (hàm số của U và V) như sau:

trong cơ được gọi là hằng số Boltzmann.

Đẳng thức này được thể hiện vị Ludwig Boltzmann vô trong năm 1870 khi tuy nhiên định nghĩa về hiện trạng vi tế bào còn tương đối trừu tượng vì thế kiến thức và kỹ năng về vẹn toàn tử và những tính quality tử của bọn chúng còn không được hiểu thấu đáo. Boltzman đã biết thành chế nhạo không hề ít vị nhiều ngôi nhà khoa học tập đương thời và điều này được xem như là vẹn toàn nhân chủ yếu dẫn theo việc tự động sát của ông. Ngày ni, ông được xem như là phụ vương đẻ của sức nóng động học tập đo đếm. Mộ của ông ở Viên sở hữu xung khắc công thức về xuất xứ của entropy.

Một hệ quy đổi liên tiếp kể từ thông số kỹ thuật vi tế bào này thanh lịch thông số kỹ thuật vi tế bào không giống, cho tới khi đạt thăng bằng. Chúng tớ quá nhận nguyên tắc cơ bạn dạng sau đây:

Khi một hệ xa lánh khi ở hiện trạng thăng bằng, những hiện trạng vi tế bào rất có thể đạt được của hệ sở hữu phần trăm xuất hiện tại cân nhau.

Tiên đề này là tuyên bố kĩ nhất của nguyên tắc loại nhị của sức nóng động học tập.

Do entropy là đại lượng sở hữu đặc điểm nằm trong được, tớ rất có thể viết:

Từ trên đây, con số thông số kỹ thuật vi tế bào của hệ .

Định nghĩa sức nóng động lực học[sửa | sửa mã nguồn]

Vào trong năm đầu thập kỉ 1850, Rudolf Clausius đã lấy đi ra định nghĩa về tích điện phân diệt. điều đặc biệt rộng lớn, ông đã lấy đi ra tiếp định nghĩa về hệ sức nóng động học tập và vẫn tạo thành một cuộc bàn bạc gắt gao về yếu tố rằng vô bất ki một quy trình phản xạ một chiều nào là thì 1 phần nhỏ tích điện δQ cũng tiếp tục bay ra phía bên ngoài hệ. Năm 1876, kĩ sư chất hóa học Willard Gibbs, dựa vào những nghiên cứu và phân tích của Clausius và Hermann von Helmholtz, đã lấy đi ra ý kiến mới mẻ về tích điện tự tại Gibbs, vô sức nóng động học tập dùng độ quý hiếm T.ΔS nhằm chỉ phần tích điện mất mặt cút của hệ ΔH. Những định nghĩa về sức nóng động học tập nối tiếp được cách tân và phát triển vị James Clerk Maxwell (1871) và Max Planck [1903].

Xem thêm: hối phiếu là gì

Định nghĩa sức nóng động học tập theo gót Carathéodory (1908)[sửa | sửa mã nguồn]

Định nghĩa sức nóng động học tập theo gót Lieb-Yngvason (1997)[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

• Enthalpy
• Entropy thông tin
• Con quỷ của Maxwell
• Định luật nhị sức nóng động lực học
• Stephen Hawking

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Wikimedia Commons đạt thêm hình hình ảnh và phương tiện đi lại truyền đạt về Entropy.

• ^ Answers.com Lưu trữ 2007-03-04 bên trên Wayback Machine
• Goldstein, Martin, and Inge F., 1993. The Refrigerator and the Universe. Harvard Univ. Press. A gentle introduction.