Entroopia on termin, mida kasutatakse mitte ainult täppisteadustes, vaid ka humanitaarteadustes. Üldiselt on see kaose, teatud süsteemi häirete mõõdupuu.

Nagu teate, on inimkond alati püüdnud võimalikult palju ressursse kasutades võimalikult palju tööd masinate ja mehhanismide õlgadele viia. Igavese liikumismasina mainimine leiti esmakordselt 16. sajandi araabiakeelsetest käsikirjadest. Sellest ajast alates on potentsiaalselt igiliikuri jaoks välja pakutud palju kujundusi. Varsti, pärast mitmeid ebaõnnestunud katseid, mõistsid teadlased looduse mõningaid jooni, mis määrasid hiljem termodünaamika alused.

Igiliikuri joonistamine

Termodünaamika esimene seadus ütleb järgmist: termodünaamilise süsteemi töö teostamiseks on vaja kas süsteemi sisemist energiat või täiendavatest allikatest pärinevat välist energiat. See väide on termodünaamiline energiasäästu seadus ja keelab esimese liiki igiliikuri olemasolu - süsteemi, mis töötab ilma energiat kulutamata. Ühe sellise mootori mehhanism põhines keha siseenergial, mille saab muuta tööks. Näiteks saab seda teha laiendamise kaudu. Kuid inimkond ei tunne kehasid ega süsteeme, mis saaksid lõpmatult laieneda, mis tähendab, et varem või hiljem nende sisemine energia lõpeb ja mootor seiskub.

Veidi hiljem ilmus niinimetatud igiliikur teist tüüpi, mis ei olnud vastuolus energia jäävuse seadusega ja põhines ümbritsevate kehade tööks vajalikul soojuse ülekandemehhanismil. Näiteks võeti ookean, mis jahutas eeldatavasti muljetavaldavat soojavarustust. Kuid 1865. aastal määratles Saksa teadlane, matemaatik ja füüsik R. Clausius termodünaamika teise seaduse: "korduvat protsessi ei saa eksisteerida, kui tulemuseks on ainult soojuse ülekandmine vähem kuumutatud kehast kuumutatuks ja mitte midagi enamat". Hiljem tutvustas ta entroopia mõistet - teatud funktsiooni, mille muutus võrdub ülekantava soojushulga ja temperatuuri suhtega.

Pärast seda sai mitte-väheneva entroopia seadus alternatiiviks teisele termodünaamika seadusele: "suletud süsteemis entroopia ei vähene".

Lihtsate sõnadega

Kuna entroopia toimub inimtegevuse erinevates valdkondades, on selle määratlus mõnevõrra ebamäärane. Kuid kõige lihtsamate näidete abil saate mõista selle väärtuse olemust. Entroopia on häire aste ehk ebakindlus, häire. Siis on tänaval hajutatud paberijääkide süsteem, mida tuul ikka perioodiliselt viskab, kõrge entroopiaga. Ja töölaual virnastatud paberite süsteemil on entroopia minimaalne. Entroopia langetamiseks rebenenud paberisüsteemis peate kulutama palju aega ja energiat paberitükkide täislehtedele kleepimiseks ja virnastamiseks.

Suletud süsteemi puhul on kõik sama lihtne. Näiteks on teie asjad suletud kapis. Kui te ei käitu nende järgi väljastpoolt, siis näib, et asjad säilitavad entroopia väärtuse pikka aega. Kuid varem või hiljem nad lagunevad. Näiteks villase soki lagunemine võtab aega kuni viis aastat, nahkjalatsil aga umbes nelikümmend aastat. Kirjeldatud juhul on kapp isoleeritud süsteem ja asjade lagunemine on üleminek korrastatud struktuuridelt kaosesse.

Kokkuvõtteks tuleb märkida, et minimaalset entroopiat täheldatakse mitmesugustes teatud struktuuriga makroskoopilistes objektides (nendes, mida saab palja silmaga jälgida) ja maksimaalselt - vaakumis.

Universumi entroopia

Sellise mõiste nagu entroopia tekkimise tulemusena ilmusid paljud muud väited ja füüsikalised määratlused, mis võimaldasid loodusseadusi üksikasjalikumalt kirjeldada. Üks neist on selline mõiste nagu "pöörduvad / pöördumatud protsessid". Esimesed hõlmavad protsesse, mille süsteemi entroopia ei suurene ja jääb konstantseks. Pöördumatud on protsessid, mille käigus entroopia suureneb suletud süsteemis. Suletud süsteemi on võimatu enne protsessi tagasi anda, sest sel juhul peaks entroopia vähenema.

Clausiuse sõnul on pöördumatu protsess Universumi olemasolu, mille lõpus ootab seda nn "termiline surm", teisisõnu - termodünaamiline tasakaal, mis eksisteerib suletud süsteemide jaoks. See tähendab, et entroopia saavutab maksimumi ja kõik protsessid lihtsalt tuhmuvad. Kuid nagu peagi selgus, ei arvestanud Rudolph Clausius kogu universumis esinevate raskusjõududega. Näiteks tänu neile ei pea osakeste jaotus maksimaalsel entroopial olema ühtlane.

Samuti võib "Universumi termilise surma" teooria muude puuduste tõttu seostada asjaolu, et me ei tea, kas see on tõesti lõplik ja kas sellele saab rakendada "suletud süsteemi" mõistet. Samuti tuleks meeles pidada, et maksimaalse entroopia seisund, nagu absoluutne vaakum ise, on samad teoreetilised mõisted kui ideaalne gaas. See tähendab, et tegelikkuses ei saavuta entroopia maksimaalset väärtust erinevate juhuslike kõrvalekallete tõttu.

On märkimisväärne, et selle mahus nähtav säilitab entroopia väärtuse. Selle põhjuseks on juba paljudele teadaolev nähtus - Universum. See huvitav kokkusattumus tõestab inimkonnale veelkord, et looduses ei juhtu mitte midagi. Teadlaste arvutuste kohaselt on suurusjärgus entroopia väärtus võrdne olemasolevate footonite arvuga.

• Sõna "kaos" viitab universumi algsele seisundile. Sel hetkel oli see ainult vormitu ruumi ja aine kogum.
• Mõne teadlase uuringute kohaselt on suurim entroopia allikas ülimassiivne. Kuid teised usuvad, et tänu võimsatele gravitatsioonijõududele, mis meelitavad kõike massiivsele kehale, kandub kaos mõõdukalt ümbritsevasse ruumi.
• Huvitaval kombel on inimese elu ja areng suunatud kaosest vastupidises suunas. Teadlased väidavad, et see on võimalik tänu sellele, et kogu elu jooksul omandab inimene, nagu teisedki elusorganismid, entroopia madalama väärtuse, kui see keskkonda annab.

Entroopia (vanakreeka keelest. Ἐντροπία "pööre", "transformatsioon") on loodus- ja täppisteadustes laialt kasutatav mõiste. Esmakordselt võeti see kasutusele termodünaamika raames termodünaamilise süsteemi oleku funktsioonina, mis määrab energia pöördumatu hajumise mõõtme. Statistilises füüsikas iseloomustab entroopia makroskoopilise seisundi tekkimise tõenäosust. Peale füüsika kasutatakse seda terminit matemaatikas laialdaselt: infoteoorias ja matemaatilises statistikas.

See mõiste jõudis teadusesse juba 19. sajandil. Esialgu rakendati seda soojusmootorite teoorias, kuid piisavalt kiiresti ilmus see muudes füüsika valdkondades, eriti kiirgusteoorias. Varsti hakati entroopiat rakendama kosmoloogias, bioloogias ja infoteoorias. Erinevad teadmiste valdkonnad eristavad kaose eri tüüpi:

• informatiivne;
• termodünaamiline;
• diferentsiaal;
• kultuuriline jne.

Näiteks molekulaarsete süsteemide jaoks on olemas Boltzmanni entroopia, mis määrab nende juhuslikkuse ja homogeensuse. Boltzmann suutis luua kaose mõõtmise ja seisundi tõenäosuse vahelise seose. Termodünaamika jaoks peetakse seda kontseptsiooni energia pöördumatu hajumise mõõdupuuks. See on termodünaamilise süsteemi oleku funktsioon. Eraldatud süsteemis kasvab entroopia maksimaalsete väärtusteni ja lõpuks saab neist tasakaalu seisund. Informatsiooniline entroopia tähendab teatavat määramatust või ettearvamatust.

Entroopiat võib tõlgendada kui mõnes süsteemis esineva ebakindluse (häire), näiteks mõne kogemuse (testi) mõõdikut, millel võivad olla erinevad tulemused ja seega ka teabe hulk. Seega on entroopia teine \u200b\u200btõlgendus süsteemi infovõime. Selle tõlgendusega on seotud asjaolu, et entroopia mõiste looja infoteoorias (Claude Shannon) soovis seda kvantiteeti kõigepealt nimetada infoks.

Pöörduvate (tasakaalu) protsesside korral on täidetud järgmine matemaatiline võrdsus (nn Clauseuse võrdsuse tagajärg), kus tarnitav soojus on temperatuur ja olekud ning nendele olekutele vastav entroopia siinkohal vaadeldakse riigilt riigile ülemineku protsessi).

Pöördumatute protsesside korral kehtib nn Klaususe ebavõrdsusest tulenev ebavõrdsus, kus on varustatud soojus, temperatuur ja olekud ning nendele olekutele vastav entroopia.

Seetõttu saab adiabaatiliselt isoleeritud (soojusvarustust ega eemaldust) süsteemi entroopia suureneda ainult pöördumatute protsesside ajal.

Entroopia mõistet kasutades esitas Clausius (1876) termodünaamika 2. seaduse kõige üldisema sõnastuse: reaalsetes (pöördumatutes) adiabaatilistes protsessides kasvab entroopia, saavutades maksimaalse väärtuse tasakaalu seisundis (termodünaamika teine \u200b\u200bseadus ei ole absoluutne, seda rikutakse kõikumiste ajal).

Aine või protsessi absoluutne entroopia (S) Kas soojusülekandeks kasutatava energia muutus antud temperatuuril (Btu / R, J / K). Matemaatiliselt on entroopia võrdne soojusülekandega, jagatuna protsessi absoluutse temperatuuriga. Järelikult suurendavad suure hulga soojuse ülekandmise protsessid entroopiat. Samuti suurenevad entroopia muutused soojusülekandega madalatel temperatuuridel. Kuna absoluutne entroopia puudutab kogu universumi energia kättesaadavust, mõõdetakse temperatuuri tavaliselt absoluutühikutes (R, K).

Spetsiifiline entroopia (S) mõõdetakse aine massiühiku suhtes. Temperatuuriühikud, mida kasutatakse riikide entroopia erinevuse arvutamiseks, antakse sageli koos temperatuuriühikutega Fahrenheiti või Celsiuse kraadides. Kuna Fahrenheiti ja Rankine skaala või Celsiuse ja Kelvini kraadide erinevused on võrdsed, on selliste võrrandite lahendus õige, olenemata sellest, kas entroopia on väljendatud absoluut- või tavalistes ühikutes. Entroopial on sama etteantud temperatuur kui teatud aine antud entalpial.

Kokkuvõtteks: entroopia suureneb, seega suurendame kaose iga oma tegevusega.

Lihtsalt keeruline

Entroopia on häire (ja seisundile omane) näitaja. Visuaalselt, mida ühtlasemalt asjad mingis ruumis asuvad, seda suurem on entroopia. Kui suhkur peitub tükikestes klaasis tees, on selle oleku entroopia väike, kui see lahustub ja jaotub kogu mahule, on see suur. Häiret saab mõõta näiteks loendades, kui palju objekte saab antud ruumis lagundada (entroopia on siis proportsionaalne paigutuste arvu logaritmiga). Kui kõik sokid on kapis riiulil ülimalt kompaktselt ühte hunnikusse laotud, on paigutusvõimaluste arv väike ja väheneb ainult hunnikus olevate sokkide permutatsioonide arvuni. Kui sokid võivad olla ruumis suvalises kohas, siis on nende korraldamiseks mõeldamatu arv viise ja neid paigutusi ei korrata kogu meie elu jooksul, nagu näiteks lumehelveste kuju. “Sokid laiali” oleku entroopia on tohutu.

Termodünaamika teine \u200b\u200bseadus ütleb, et entroopia ei saa suletud süsteemis spontaanselt väheneda (see tavaliselt suureneb). Selle mõju all hajub suits, suhkur lahustub, kivid ja sokid murenevad aja jooksul. Seda tendentsi saab seletada lihtsalt: asjad liiguvad (liiguvad meie või loodusjõudude poolt) tavaliselt juhuslike impulsside mõjul, millel pole ühist eesmärki. Kui impulsid on juhuslikud, liigub kõik korrast korratusse, sest häire saavutamiseks on alati rohkem võimalusi. Kujutage ette malelauda: kuningas saab nurgast lahkuda kolmel viisil, kõik tema jaoks võimalikud teed viivad nurgast ja tulevad igast külgnevast lahtrist nurka tagasi ainult ühel viisil ja see käik on ainult üks viiest või kaheksast võimalikud käigud. Kui ta jäetaks eesmärgist ilma ja tal lubataks juhuslikku liikumist, oleks ta lõpuks sama tõenäoline, et ta oleks malelaual kõikjal, entroopia oleks kõrgem.

Gaasis või vedelikus mängib sellise hajutava jõu rolli termiline liikumine, teie toas - teie hetkelised soovid minna siia, siia, lamada, töötada jne. Pole tähtis, mis need soovid on, peamine on see, et need pole seotud koristamisega ja pole omavahel seotud. Entroopia vähendamiseks peate süsteemi mõjutama välistest mõjudest ja tegema sellega tööd. Näiteks teise seaduse järgi kasvab entroopia toas pidevalt, kuni ema tuleb sisse ja palub teil veidi koristada. Töö tegemise vajadus tähendab ka seda, et iga süsteem peab vastu entroopia vähenemisele ja korra taastamisele. Universumis on lugu sama - entroopia, nagu see hakkas koos Suure Pauguga suurenema, kasvab kuni emme tulekuni.

Kaose mõõt universumis

Universumi jaoks ei saa entroopia arvutamise klassikalist versiooni rakendada, kuna gravitatsioonijõud on selles aktiivsed ja aine iseenesest ei saa moodustada suletud süsteemi. Tegelikult on see Universumi jaoks kaose mõõdupuu.

Peamiseks ja suurimaks häirete allikaks, mida meie maailmas täheldatakse, peetakse tuntud massilisi koosseise - musti auke, massiivseid ja ülimassiivseid.

Katseid kaose mõõtmise väärtuse täpseks arvutamiseks pole veel õnnestunud nimetada, ehkki neid esineb pidevalt. Kuid kõigil Universumi entroopia hinnangutel on saadud väärtustes oluline hajumine - ühest kuni kolme suurusjärku. See pole tingitud ainult teadmiste puudumisest. Puudub teave mitte ainult kõigi teadaolevate taevaste objektide, vaid ka tumeda energia mõju kohta arvutustele. Selle omaduste ja omaduste uurimine on alles lapsekingades ning mõju võib olla määrav. Kaoseaste Universumis muutub kogu aeg. Teadlased teevad pidevalt teatud uuringuid, et oleks võimalik üldisi mustreid kindlaks määrata. Siis on võimalik üsna õigesti ennustada erinevate kosmoseobjektide olemasolu.

Universumi kuumusesurm

Igal suletud termodünaamilisel süsteemil on lõppseisund. Ka universum pole erand. Kui igat liiki energia suunatud vahetamine peatub, sünnivad nad uuesti soojusenergiaks. Kui termodünaamiline entroopia saavutab kõrgeima väärtuse, jõuab süsteem termilise surma seisundisse. Järelduse meie maailma sellise lõpu kohta sõnastas R. Clausius 1865. aastal. Ta võttis aluseks termodünaamika teise seaduse. Selle seaduse järgi otsib süsteem, mis ei vaheta energiaid teiste süsteemidega, tasakaalu seisundit. Ja sellel võivad olla universumi termilisele surmale iseloomulikud parameetrid. Kuid Clausius ei arvestanud gravitatsiooni mõju. See tähendab, et Universumi jaoks ei saa vastupidiselt ideaalse gaasi süsteemile, kus osakesed jaotuvad ühtlaselt mingis mahus, osakeste homogeensus entroopia suurimale väärtusele. Ja ometi pole päris selge, kas entroopia on lubatav kaose mõõdupuu või Universumi surm?

Entroopia meie elus

Vaatamata termodünaamika teisele seadusele, mille sätete kohaselt peaks kõik arenema keerukast lihtsaks, liigub maise evolutsiooni areng vastupidises suunas. See lahknevus on tingitud protsesside termodünaamikast, mis on pöördumatud. Tarbimine elusorganismi poolt, kui kujutleme seda avatud termodünaamilise süsteemina, toimub väiksemas mahus, kui sellest välja visatakse.

Toiduainetel on entroopia vähem kui nendest valmistatud eritumisproduktidel. See tähendab, et organism on elus, sest ta võib selle kaose mõõtme välja visata, mis selles pöördumatute protsesside käigus tekib. Näiteks aurustumisel eritub kehast umbes 170 g vett, s.t. inimkeha kompenseerib entroopia vähenemist mõnede keemiliste ja füüsikaliste protsesside abil.

Entroopia on süsteemi vaba seisundi teatud mõõde. See on täielikum, seda vähem on sellel süsteemil piiranguid, kuid tingimusel, et sellel on palju vabadusastmeid. Selgub, et kaose mõõtmise nullväärtus on täielik teave ja maksimaalne on absoluutne teadmatus.

Kogu meie elu on pidev entroopia, sest kaose mõõt ületab mõnikord terve mõistuse piiri. Võib-olla pole aeg, mil jõuame termodünaamika teise seaduseni, nii kaugel, sest mõnikord tundub, et mõne inimese ja tõepoolest tervete olekute areng on läinud juba tahapoole ehk kompleksist primitiivsesse.

järeldused

Entroopia on füüsikalise süsteemi oleku funktsiooni tähis, mille suurendamine toimub süsteemi pöörduva (pöörduva) soojusvarustuse tõttu;

siseenergia kogus, mida ei saa muuta mehaaniliseks tööks;

entroopia täpne määratlus tehakse matemaatiliste arvutuste abil, mille abil määratakse iga süsteemi jaoks seotud energia vastav olekuparameeter (termodünaamiline omadus). Entroopia avaldub kõige selgemini termodünaamilistes protsessides, kus protsessid on eristatavad, pöörduvad ja pöördumatud ning esimesel juhul jääb entroopia muutumatuks ja teisel juhul pidevalt kasvab ning see suurenemine on tingitud mehaanilise energia vähenemisest.

Järelikult kaasneb kõigi paljude looduses toimuvate pöördumatute protsessidega mehaanilise energia vähenemine, mis peaks lõppkokkuvõttes viima peatumiseni, "sooja surmani". Kuid seda ei saa juhtuda, sest kosmoloogia seisukohast on võimatu täiendada kogu "Universumi terviklikkuse" empiirilisi teadmisi, mille põhjal võiks meie entroopia kontseptsioon leida mõistliku rakenduse. Kristlikud teoloogid usuvad, et entroopia põhjal võib järeldada, et maailm on lõplik, ja kasutada seda "Jumala olemasolu" tõestamiseks. Küberneetikas kasutatakse sõna "entroopia" otseses tähenduses erinevas tähenduses, mida saab ametlikult tuletada ainult klassikalisest kontseptsioonist; see tähendab: keskmise teabe täielikkus; ebausaldusväärsus seoses teabe "ootamise" väärtusega.

Entroopia on suurus, mis iseloomustab häire astet, samuti Universumi termilist seisundit. Kreeklased defineerisid seda mõistet ümberkujundamise või riigipöördena. Kuid astronoomias ja füüsikas on selle tähendus mõnevõrra erinev. Lihtsamalt öeldes on entroopia kaose mõõdupuu.

Vaated

See mõiste jõudis teadusesse juba 19. sajandil. Esialgu rakendati seda soojusmootorite teoorias, kuid piisavalt kiiresti ilmus see muudes füüsika valdkondades, eriti kiirgusteoorias. Varsti hakati entroopiat rakendama kosmoloogias, bioloogias ja infoteoorias. Erinevad teadmiste valdkonnad eristavad kaose eri tüüpi:

• informatiivne
• termodünaamiline
• diferentsiaal
• kultuuriline

Näiteks molekulaarsüsteemide jaoks on olemas Boltzmanni entroopia, mis määrab nende juhuslikkuse ja homogeensuse mõõtmise. Boltzmann suutis luua kaose mõõtmise ja seisundi tõenäosuse vahelise seose. Termodünaamika jaoks peetakse seda kontseptsiooni energia pöördumatu hajumise mõõdupuuks. See on termodünaamilise süsteemi oleku funktsioon.

Eraldatud süsteemis kasvab entroopia maksimaalsete väärtusteni ja lõpuks saab neist tasakaalu seisund.

Informatsiooniline entroopia tähendab teatud määramatust või ettearvamatust.

Universumi entroopia

Universumi jaoks ei saa entroopia arvutamise klassikalist versiooni rakendada, kuna gravitatsioonijõud on selles aktiivsed ja aine iseenesest ei saa moodustada suletud süsteemi. Tegelikult on see Universumi jaoks kaose mõõt. Katseid kaose mõõtmise väärtuse täpseks arvutamiseks pole veel õnnestunud nimetada, ehkki neid esineb pidevalt. Kuid kõigil Universumi entroopia hinnangutel on saadud väärtustes oluline hajumine - ühest kuni kolme suurusjärku. See pole tingitud ainult teadmiste puudumisest. Puudub teave mitte ainult kõigi teadaolevate taevaste objektide, vaid ka tumeda energia mõju kohta arvutustele. Selle omaduste ja omaduste uurimine on alles lapsekingades ning mõju võib olla määrav. Kaoseaste Universumis muutub kogu aeg.

Universumi kuumusesurm

Igal suletud termodünaamilisel süsteemil on lõppseisund.Ka universum pole erand. Kui igat liiki energia suunatud vahetamine peatub, sünnivad nad uuesti soojusenergiaks. Kui termodünaamiline entroopia saavutab kõrgeima väärtuse, jõuab süsteem termilise surma seisundisse. Järelduse meie maailma sellise lõpu kohta sõnastas R. Clausius 1865. aastal. Ta võttis aluseks termodünaamika teise seaduse. Selle seaduse järgi otsib süsteem, mis ei vaheta energiaid teiste süsteemidega, tasakaalu seisundit. Ja sellel võivad olla universumi termilisele surmale iseloomulikud parameetrid. Kuid Clausius ei arvestanud gravitatsiooni mõju. See tähendab, et Universumi jaoks ei saa vastupidiselt ideaalse gaasi süsteemile, kus osakesed jaotuvad ühtlaselt mingis mahus, osakeste homogeensus entroopia suurimale väärtusele. Ja ometi pole päris selge, kas entroopia on lubatav kaose mõõdupuu või Universumi surm?

Meie elus

Vaatamata termodünaamika teisele seadusele, mille sätete kohaselt peaks kõik arenema keerukast lihtsaks, liigub maise evolutsiooni areng vastupidises suunas. See lahknevus on tingitud protsesside termodünaamikast, mis on pöördumatud. Tarbimine elusorganismi poolt, kui kujutleme seda avatud termodünaamilise süsteemina, toimub väiksemas mahus, kui sellest välja visatakse.

Toiduainetel on entroopia vähem kui nendest valmistatud eritumisproduktidel.

See tähendab, et organism on elus, sest ta võib selle kaose mõõtme välja visata, mis selles pöördumatute protsesside käigus tekib. Näiteks aurustumisel eritub kehast umbes 170 g vett, s.t. inimkeha kompenseerib entroopia vähenemist mõnede keemiliste ja füüsikaliste protsesside abil.

Entroopia on süsteemi vaba seisundi teatud mõõde. See on täielikum, seda vähem on sellel süsteemil piiranguid, kuid tingimusel, et sellel on palju vabadusastmeid. Selgub, et kaose mõõtmise nullväärtus on täielik teave ja maksimaalne on absoluutne teadmatus.

Kogu meie elu on pidev entroopia, sest kaose mõõt ületab mõnikord terve mõistuse piiri. Võib-olla pole aeg, mil jõuame termodünaamika teise seaduseni, nii kaugel, sest mõnikord tundub, et mõne inimese ja tõepoolest tervete olekute areng on läinud juba tahapoole ehk kompleksist primitiivsesse.

Entroopiat võib tõlgendada kui mõnes süsteemis esineva määramatuse (häire), näiteks mõne kogemuse (testi) mõõdupuuks, millel võivad olla erinevad tulemused ja seega ka teabe hulk. Seega on entroopia teine \u200b\u200btõlgendus süsteemi infovõime. Selle tõlgendusega on seotud asjaolu, et entroopia mõiste looja infoteoorias (Claude Shannon) soovis kõigepealt selle koguse nimetada teavet.

Sarnane tõlgendus kehtib ka Renyi entroopia kohta, mis on üks infoentroopia mõiste üldistusi, kuid sel juhul on süsteemi tegelik seisundite arv määratletud erinevalt (võib näidata, et tegelik riikide arv vastab Renyi entroopiale, mis on määratletud parameetriga võimsusseaduse kaalutud keskmisena q ≤ 1 (\\ displaystyle q \\ leq 1) väärtustest 1 / p i (\\ displaystyle 1 / p_ (i))) .

Tuleb märkida, et Shanoni valemi tõlgendamine kaalutud keskmise põhjal ei ole selle õigustus. Selle valemi täpse tuletise võib saada kombinatorilistest kaalutlustest, kasutades Stirlingi asümptootilist valemit, ja see seisneb selles, et jaotuse kombinatoriline olemus (st selle realiseerimise viiside arv) pärast logaritmi võtmist ja normaliseerumist piir langeb kokku Shanoni pakutud vormis entroopia väljendiga.

Laiemas tähenduses, kus seda sõna kasutatakse sageli igapäevaelus, tähendab entroopia mingi häire või kaose mõõdupuud süsteemis: mida vähem on süsteemi elementidele ükskõik milline järjekord allutatud, seda suurem on entroopia.

Täpsustatud aksioomide komplekt viib üheselt Shanoni entroopia valemini.

Kasutage erinevatel erialadel

• Termodünaamiline entroopia on termodünaamiline funktsioon, mis iseloomustab selles pöördumatu energia hajumise määra.
• Statistilises füüsikas iseloomustab see süsteemi teatud makroskoopilise seisundi tõenäosust.
• Matemaatilises statistikas mõõdetakse tõenäosusjaotuse määramatust.
• Infoentroopia - teabeteoorias sõnumite allika määramatuse mõõt, mis on määratud teatud sümbolite ilmumise tõenäosusega nende edastamise ajal.
• Dünaamilise süsteemi entroopia - dünaamiliste süsteemide teoorias kaose mõõt süsteemi trajektooride käitumises.
• Diferentsiaalne entroopia on pideva jaotuse entroopia mõiste ametlik üldistamine.
• Peegelduse entroopia on osa diskreetse süsteemi kohta käivast teabest, mida ei reprodutseerita, kui süsteem peegeldub läbi oma osade kogu.
• Entroopia kontrolliteoorias on süsteemi oleku või käitumise määramatuse mõõdupuu antud tingimustes.

Termodünaamikas

Entroopia mõiste võttis Clausius esmakordselt termodünaamikas kasutusele 1865. aastal, et määrata energia pöördumatu hajumise mõõt, reaalse protsessi ideaalsest kõrvalekalde mõõt. Määratletud vähendatud soojuste summana, on see olekufunktsioon ja jääb konstantseks suletud pöörduvates protsessides, pöördumatute protsesside korral on selle muutus alati positiivne.

Entroopia on matemaatiliselt määratletud kui süsteemi oleku funktsioon, mis on määratud suvalise konstandini. Entroopiate erinevus kahes tasakaalus olekus 1 ja 2 on definitsiooni järgi võrdne vähendatud soojushulgaga ( δ Q / T (\\ displaystyle \\ delta Q / T)), mis tuleb süsteemile teatada, et viia see olekust 1 olekusse 2 mööda kvaasistaatilist rada:

Kuna entroopia määratakse suvalise konstandini, võime tinglikult võtta oleku 1 esialgseks ja panna S 1 \u003d 0 (\\ displaystyle S_ (1) \u003d 0)... Siis

Siin võetakse integraal meelevaldse kvaasistaatilise protsessi jaoks. Diferentsiaalfunktsioon S (\\ displaystyle S) on vorm

Entroopia loob ühenduse makro- ja mikroseisude vahel. Selle tunnuse eripära on see, et see on ainus funktsioon füüsikas, mis näitab protsesside suunda. Kuna entroopia on oleku funktsioon, ei sõltu see sellest, kuidas toimub süsteemi ühest olekust teise üleminek, vaid selle määravad ainult süsteemi alg- ja lõppseisundid.

Nii füüsikud kui ka lüürikud töötavad "entroopia" mõistega. Vana-kreeka keelest vene keelde tõlgituna on sõna "entroopia" seotud pöörde, ümberkujundamisega.

Täppisteaduste (matemaatika ja füüsika) esindajad tutvustasid seda mõistet teaduslikus kasutuses ning laiendasid seda arvutiteadusele ja keemiale. R. Clausius ja L. Boltzmann, E. Janes ja K. Shannon, K. Jung ja M. Planck defineerisid ja uurisid ülalnimetatud nähtust.

See artikkel võtab kokku ja süstematiseerib peamised lähenemisviisid entroopia määratlemisele erinevates teadusvaldkondades.

Entroopia täppis- ja loodusteadustes

Alustades täppisteaduste esindajast R. Klausisest, tähistab mõiste "entroopia" mõõdet:

• energia pöördumatu hajumine termodünaamikas;
• makroskoopilise protsessi tõenäosus statistilises füüsikas;
• matemaatika mis tahes süsteemi ebakindlus;
• informaatikasüsteemi infovõime.

Seda mõõdet väljendatakse valemite ja graafikutena.

Entroopia kui humanitaarkontseptsioon

K. Jung tutvustas psühhoanalüüsis tuttavat mõistet, uurides isiksuse dünaamikat. Psühholoogia ja seejärel sotsioloogia valdkonna teadlased eristavad ja määratlevad inimese entroopiat või sotsiaalset entroopiat kraadina:

• isiksuse seisundi ebakindlus psühholoogias;
• psüühiline energia, mida ei saa kasutada selle investeerimisel psühhoanalüüsi uurimisobjekti;
• sotsiaalsete muutuste jaoks kättesaamatu energia hulk, sotsioloogiline sotsiaalne areng;
• isiksuse entroopia dünaamika.

Entroopia mõiste osutus nõudlikuks, nii loodusteaduste kui ka humanitaarteaduste teooriates mugavaks. Üldiselt on entroopia tihedalt seotud mõõtmisega, määramatuse astmega, kaosega, häiretega mis tahes süsteemis.