¿Cuál es el significado de entropía?

El significado de la entropía tiene poca importancia en sí mismo.
El ” cambio en la entropía “, sin embargo, es mucho más significativo y significativo.

La entropía generalmente se define como: El grado de aleatoriedad .

Para entender la entropía (que en realidad es bastante intuitiva, una vez que la miras desde la perspectiva de la probabilidad y el sentido común), jugaremos un juego:
Tome una caja grande, que contiene 10 x 10 cajas más pequeñas:

Las reglas son simples:

  1. Tome una bola a la vez, colóquelas al azar en cualquiera de las cajas más pequeñas.
  2. La caja pequeña puede tomar cualquier cantidad de bolas.

Entonces, comencemos con bolas azules , coloque 1 bola, luego 1 bola más, luego una más …… 10 veces ( aleatoriamente ).
Ahora piense, cuál será el arreglo probable. Cuál es más probable:

Algo como esto:

O esto:

Primero, ¿verdad? (Es obvio)

Ahora agreguemos 10 bolas rojas también, ( Aleatoriamente ), ¿cuál será el arreglo probable? Esta:

o algo como esto:

El segundo, nuevamente obvio .

Por último, agreguemos más bolas azules y rojas , y algunas verdes también. (de nuevo al azar)

Ahora piense en el arreglo, sería algo como esto:

Por otro lado, algo como esto es altamente improbable :

Esta es la segunda ley de la termodinámica que dice que la entropía (aleatoriedad) de un sistema aislado aumentará con el tiempo .
Simplemente porque los estados posibles para ” Desordenados ” son órdenes de magnitud más numerosos que los estados ” Ordenados “. Entonces, a medida que el sistema evoluciona (progresa) en el tiempo, su aleatoriedad aumenta debido a la probabilidad.

Es por eso que las moléculas de gas se extienden por toda la habitación en lugar de permanecer en el mismo lugar:

Pero hay una cosa que hace la entropía , que ninguna otra ecuación en física puede hacer.

Decide la flecha del tiempo.

Todas las demás ecuaciones son simétricas en el tiempo, es decir , son válidas independientemente de la dirección del tiempo .
Las leyes del movimiento de Newton, la ecuación de Einstein, la ecuación de Maxwell, la ecuación de Schrodinger, etc., todas tienen componente de tiempo, pero no importa si el tiempo avanza o retrocede, funcionan en ambos sentidos.
No hay una sola ecuación que pueda incluso distinguir entre las direcciones del tiempo. Excepto la segunda ley de la termodinámica .

Dice ” En un sistema cerrado, la entropía siempre aumentará con el tiempo.

En otras palabras:
Si ve que la aleatoriedad aumenta (en un sistema cerrado), sabrá que el tiempo avanza. “(Esta es nuestra mejor suposición de cuál es el flujo del tiempo)

Esta afirmación puede parecer absurda, pero si lo piensa, esta es una de las cosas más intuitivas que observa todos los días.

Tomemos un ejemplo:
Dejo caer una bombilla desde cierta altura, ¿qué pasará? Algo como esto:

¿Derecho? Es obvio, así es como funcionan las leyes de la naturaleza. La energía potencial almacenada en el bulbo que se mantiene en altura se convierte en energía cinética y cuando toca el piso, la energía cinética se transfiere al entorno en forma de calor y sonido. Parece bien

Pero espere un minuto, ¿puede una bombilla rota tirada en el suelo reunirse y reunir energía de los alrededores para moverse hacia arriba? Algo como esto:

“¡No! No es posible ”, dirás.
Pero dime una cosa, ¿qué leyes de física se están violando en el video anterior?

¡NINGUNA!

Excepto, por supuesto, la segunda ley de la termodinámica , todo lo demás es válido. Ya sea Conservación de Energía, Momentum, Ley de Newton, etc.

Una cosa más que debes haber pensado tan pronto como miraste el segundo video, “se está reproduciendo al revés. ” ¿Correcto?
Eso es todo, lo intuitivo que es para nosotros detectar si la Entropía está aumentando o disminuyendo.

La entropía (o debería decir ‘Cambiar’ en Entropía) es la razón por la cual:

  • No podemos hacer un motor 100% eficiente.
  • ¿Por qué la máquina se degrada / desgasta con el tiempo?
  • Es por eso que la probabilidad de falla del sistema aumenta con el tiempo.
  • Es por eso que necesita combustible para hacer funcionar su automóvil, de lo contrario, habría tomado energía (en forma de calor) de la carrocería del automóvil para funcionar, es decir, su automóvil se habría enfriado mientras estaba en funcionamiento.
  • Las máquinas de movimiento perpetuo no son posibles.
  • Por qué envejecemos y finalmente morimos.
  • Por qué podemos percibir el flujo del tiempo. Incluso el tiempo mismo tiene un significado sensible debido a la entropía y sus propiedades.

Permítanme terminarlo con un ejemplo, aquí la entropía del sistema ha alcanzado su valor máximo, así que no más ” cambio en entropía “:

¿Es este video hacia adelante o hacia atrás ?

La entropía está relacionada con la energía de transmisión en el espacio, y el espacio-tiempo depende de la energía del estrés – tensor de momento. Entonces, parece que no son independientes entre sí.

¿Por qué el material emite energía?

Energía térmica emitida por la materia como resultado de movimientos vibratorios y rotacionales de moléculas, átomos y electrones. La energía es transportada por ondas electromagnéticas (fotones). La radiación no requiere medio para su propagación; por lo tanto, también puede tener lugar al vacío. Todas las materias emiten radiación siempre que tengan una temperatura finita (mayor que cero absoluto).

Un sistema como el gas está hecho de moléculas o átomos, y los átomos no están en estado estático en el sistema. Se están moviendo u oscilando uno alrededor del otro. Además, los átomos están hechos de partículas de carga, y se absorben o repelen entre sí. Entonces, están trabajando el uno en el otro continuamente. En un sistema, las partículas de carga trabajan entre sí y, de acuerdo con la sección anterior, emiten energía electromagnética. Por lo tanto, cada sistema emite energía térmica, y la intensidad de la radiación depende de su temperatura.

Poder inherente de un sistema

Como cada sistema emite radiación continuamente, podemos definir una función de trabajo para cada sistema que depende de la temperatura como W = W (T). A mayor temperatura del sistema, se realizará un trabajo más negativo sobre sí mismo. Como resultado de este trabajo negativo, el sistema emite calor y su temperatura se reduce continuamente. El trabajo negativo de un sistema en sí mismo se denomina potencia del sistema inherente y se muestra con P. El poder inherente del sistema en sí mismo siempre es negativo (como la radiación y pierde energía térmica), pero relacionado con el medio ambiente es positivo. Esto significa que cada sistema emite radiación de calor al medio ambiente, incluso si el sistema es más frío que el medio ambiente. Es mejor definir el poder inherente del sistema en relación con el entorno que sea positivo para ayudar a explicar la termodinámica del sistema más fácilmente. En relación con la vista del entorno, cada sistema tiene una potencia positiva P> 0 que se define de la siguiente manera:

Donde P> 0 es la potencia inherente del sistema yk es un número natural que indica cuántos SQE abandonan el sistema por vez. Un sistema pierde energía dE / dt y la energía cinética de las moléculas se reduce. El poder inherente del sistema se refiere a la transferencia de calor del sistema al medio ambiente. Los sistemas reales no están aislados e intercambian SQEs con otros sistemas y también el poder inherente de un sistema real nunca llega a cero.

Estado termodinámico de nivel básico de un sistema y SQE

Como ya se explicó, cada sistema tiene una potencia inherente que es mayor que cero P> 0. Si un sistema pierde su potencia inherente, está en un estado de termodinámica de nivel básico. En otras palabras, un sistema estaría en un estado de termodinámica de nivel básico, si su potencia inherente llega a cero P = 0 (figura).

Cuando un sistema está en el nivel básico de termodinámica, sus partículas cargadas no pueden funcionar entre sí, por lo que el sistema no emite energía térmica. Cuando un sistema está en el nivel básico de termodinámica, su temperatura es cero absoluto.

Además, la entropía de un sistema está difundiendo información. Una estrella irradia debido a su poder inherente en el que nos lleva a notar su existencia y características físicas. La información relacionada con una estrella se puede revelar a través de los fotones, que emite. Por lo tanto, podemos revelar y comprender para un fotón tanto su existencia como sus propiedades cuando lo observamos directamente mediante un fotón real o podemos revelarlo a través de un fotón virtual que es emitido por un electrón.

Cada átomo crea su propio campo gravitacional. Además, las partículas como el electrón crean su propio campo gravitacional. No solo las partículas masivas, incluso los fotones llevan sus propios campos gravitacionales que son inherentes a sus energías de masa. El campo gravitacional de una partícula puntual sin masa se calcula primero usando las ecuaciones de campo linealizadas.

Las estrellas nacen dentro de las nubes de polvo. Una estrella está compuesta de átomos, cada átomo contiene unas pocas partículas subatómicas y cada elemento tiene su propio campo gravitacional. Entonces, el campo gravitacional de una estrella está formado por la combinación de los campos gravitacionales de sus partículas subatómicas. Cuando una estrella explota, cada parte de ella, como las partículas subatómicas, lleva su propio campo gravitacional.

Muestra que las partículas subatómicas se absorben entre sí, incluso en estrella. En otras palabras, el campo gravitacional está cuantizado.

Campo gravitacional

En mecánica clásica, el campo gravitacional g alrededor de una masa de punto M es un campo vectorial que consiste en cada punto (con la distancia r de la masa de punto M) de un vector que apunta directamente hacia la partícula que viene dada por:

Con respecto al concepto de partículas de intercambio en la teoría del campo cuántico y la existencia de gravitón, cuando una partícula / objeto está cayendo en el campo gravitacional, pasa de una capa baja a una densidad de gravitones más alta. Por lo tanto, debemos investigar el impacto de cambiar la densidad de los gravitones en los gravitones de intercambio entre las partículas que en adelante se harán.

Leer más: La respuesta de Hossein Javadi a ¿Es el espacio-tiempo independiente de la entropía?

La entropía es como un dispositivo de contabilidad, que le ayuda a realizar un seguimiento de cuánta energía está presente en un sistema y qué tan disipada está.

La vista macroscópica

Mucho antes de que Boltzmann propusiera su punto de vista, la idea de los átomos no era ampliamente aceptada, y se consideraba que el calor era un fluido llamado calórico , que fluía de un cuerpo a alta temperatura a un cuerpo a una temperatura más baja.

Desde ese punto de vista, la entropía se definió de la siguiente manera:

ds = [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T

Como una cantidad de calor [matemática] \ delta [/ matemática] Q fluyó en un cuerpo a una temperatura T, condujo a un aumento de la entropía del sistema. Pero la relación anterior solo era cierta si el cambio se realizaba de manera reversible. Para un cambio irreversible, se encontró que lo siguiente es válido:

ds> [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T

ds = [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T + I

El cambio de entropía tiene dos partes que contribuyen a ello:

  1. Transferencia de entropía: se produce en forma de transferencia de calor o transferencia de masa
  2. Generación de entropía debido a irreversibilidades.

La primera parte (transferencia de entropía dada por [math] \ delta [/ math] Q / T), es decir, la transferencia de entropía puede ser positiva, negativa o 0 dependiendo de la dirección del flujo.

La segunda parte, la generación de entropía (I) es siempre distinta de cero y positiva para un sistema que experimenta un proceso en el mundo real. Esta generación de entropía se produce debido a irreversibilidades que tiene muchas fuentes (fricción, turbulencia, etc.).

Para que cualquier proceso ocurra espontáneamente, es una condición necesaria que aumente la entropía del sistema que experimenta el proceso. Si la entropía disminuye, ese proceso no puede ocurrir espontáneamente. Necesita un poco de trabajo / energía para ser bombeado para que el proceso ocurra. Y esto generalmente depende de la transferencia de entropía [matemática] \ delta [/ matemática] Q / T, ya que generalmente es mucho mayor que la entropía generada.

La vista microscópica

Ahora piense en este escenario:

Estás en una fiesta, en una pequeña habitación llena de gente. Como la sala es pequeña, estará llena de gente y todos se sentirán incómodos. No tienes mucha libertad para moverte y estás restringido. Ahora, de repente, alguien abre una puerta y hay una habitación vecina que tiene mucho espacio. Poco a poco, las personas comienzan a extenderse de manera uniforme en las dos habitaciones, y ahora todos tendrán algo de espacio y serán mucho más felices. Ahora tiene mucha libertad para moverse, básicamente, ahora hay más lugares accesibles para usted.

Puedes relacionar el mismo concepto con la energía. La energía está representada por personas, y la sala está representada por los microestados accesibles a la energía.

¿Qué es un microestado?

Cuando observa la materia no como un continuo, sino como una colección de partículas, podemos definir un microestado. Un “microestado” se refiere a una descripción del sistema que se basa en los estados de cada elemento del sistema. Aplicado a un sistema termodinámico, cada microestado Mi [math] i [/ math] del sistema es un conjunto de posiciones y velocidades que describen la posición y la velocidad de cada partícula. Todos estos microestados se unen para definir los macroestados del sistema, como la presión, la temperatura, etc.

Relacionando esto con el ejemplo, cuando las personas estaban en la habitación pequeña, tenían menos libertad, y cuando la puerta se abría a la otra habitación, tenían más libertad. Lo mismo con la energía en un cuerpo de alta temperatura que entra en contacto con un cuerpo de temperatura más baja. Tiene la posibilidad de disiparse más, por lo que lo hace.

La energía siempre pasará de un estado donde tiene acceso a menos microestados, a un estado donde tiene más microestados. Esto se debe a que cuando tiene más microestados accesibles, se puede organizar de más maneras. Cuando se puede organizar de más maneras, aumenta la probabilidad de encontrarlo en ese estado. Entonces, la única razón para que la energía / átomos / masa fluya, es que tienes una mayor probabilidad de encontrarlo en ese estado disipado que estar agrupado en una esquina.

Cuando tienes un cuerpo de alta temperatura como el objeto 1, tiene mucha energía dentro de él en comparación con el objeto de menor energía 2.

[Imagen cortesía de Google Images]

Ahora, cuando los dos se ponen en contacto, el movimiento aleatorio de las moléculas toma energía en ambas direcciones, de caliente a frío y de frío a calor. Es solo que la transferencia del calor al frío es mucho más que eso del cuerpo frío al caliente. Ahora la energía en el objeto 1 tiene más microestados en el objeto 2 a los que tiene acceso, por lo que fluye allí y se distribuye uniformemente, porque matemáticamente, eso es lo que tiene la mayor probabilidad de ocurrir.

Considere que tiene una caja de diferentes bolas blancas y negras, que luego agita vigorosamente. Cuando lo abres, esperas verlos bien mezclados. ¿Pero por qué? Hay una pequeña probabilidad de que todas las bolas se separen, y todas las bolas blancas se irán a un lado, y todas las bolas negras irán al otro. Sin embargo, la cantidad de formas en que se pueden mezclar es mucho mayor que la cantidad de formas en que se pueden separar. Entonces, la probabilidad de que se mezclen es mucho mayor que si se separan. Entonces esto es lo que ves. Cualquiera que tenga la mayor probabilidad, lo verá como resultado (bolas que se mezclan).

Desde este punto de vista de microestado, Boltzmann dio la siguiente relación para definir la entropía:

S = k * lnW donde W representa los microestados accesibles. Cuantos más microestados estén accesibles, mayor será la entropía.

La entropía nos da una medida de cuánta energía hay en un sistema y qué tan distribuida está.

k es la constante de Boltzmann con un valor de 1.38064852 × 10-23 [matemática] \ frac {kg m ^ 2} {s ^ {2} K} [/ matemática]

[La famosa relación está grabada en su lápida. Lea más sobre esto aquí – Tumba de Boltzmann]

Esta es una idea de lo que es la entropía y por qué las reacciones tienden a ocurrir espontáneamente en una dirección de entropía creciente, simplemente porque es allí donde el sistema tiene la máxima posibilidad de existir.

La entropía es una tendencia de los sistemas a moverse hacia el desorden y una cuantificación de ese desorden. La razón por la que una baraja de cartas no se reorganiza cuando la sueltas es porque es naturalmente más fácil que permanezca desordenada. Piensa en la energía que se necesita para organizar las tarjetas por valor y palo: tienes que mirar una tarjeta, compararla con otras, clasificarla y luego organizarla. Tienes que repetir este proceso una y otra vez hasta que las 52 cartas hayan sido comparadas y ordenadas, y eso exige mucha energía. De hecho, las cartas caen al suelo en primer lugar porque, naturalmente, prefieren ir con la gravedad que oponerse a ella. Imagínese si dejara caer sus tarjetas y salieran volando hacia el techo, eso no tiene ningún sentido.

Hace mucho tiempo, los científicos (o uno en particular, Rudolf Clausis) comenzaron a reconocer esta tendencia natural hacia una energía más baja y trataron de cuantificarla, provocando la idea de la entropía. La entropía explicaba por qué el calor fluía de los objetos cálidos a los fríos. Explicó por qué los globos explotaron cuando se llenaban con demasiado aire (al menos cualitativamente) y allanó el camino hacia una comprensión más sofisticada de todo, desde equilibrar una aguja en posición vertical hasta describir por qué las proteínas se pliegan de la manera más específica que lo hacen. La entropía dio a todos los procesos de la ciencia una verdadera dirección.

La comprensión moderna actual de la entropía es doble. Por un lado, es una idea macroscópica que describe cosas como la caída de hojas. Sin embargo, a nivel microscópico, la entropía es altamente estadística y se basa en los principios de incertidumbre. Las sustancias gaseosas, por ejemplo, tienen átomos o moléculas que se mueven libremente en cualquier espacio que ocupen. Si pudieras ver el gas en una caja, observarías pequeños átomos rebotando erráticamente de pared a pared, ocasionalmente chocando entre sí y cambiando de dirección en consecuencia. Si registra la temperatura y la presión de este sistema, también ha medido de manera efectiva su entropía macroscópica: si la temperatura del gas es muy alta, sus moléculas se mueven tan caóticamente que su entropía, que cuantifica este caos, también sería extremadamente alta. .

Sin embargo, nuestra única caja de gas podría contener más de quinientos millones de partículas diminutas. Entonces, si bien es genial que podamos decir algo sobre el promedio de las propiedades observables del gas, hay algo importante que los científicos pueden obtener al especular cómo los estados microscópicos de las moléculas están conectados a estas observaciones macroscópicas. Este puente ha requerido una definición algo más fina pero más absoluta de entropía a partir de la cual se pueden definir todas las demás expresiones matemáticas que involucran el término.

Dependiendo del tipo de gas que tenga en su caja, la energía que contiene se puede distribuir de diferentes maneras. Por ejemplo, muchas de las moléculas podrían estar girando rápidamente pero moviéndose a una velocidad muy lenta. Por otro lado, las moléculas podrían vibrar intensamente y moverse más rápido que un avión sin ningún momento de rotación. Estadísticamente, esta variación en la distribución de energía en nuestro gas puede capturarse en el concepto de un microestado. En un microestado, la mayor parte de la energía será rotacional, mientras que en otro podría estar todo en la velocidad de las moléculas. La termodinámica suele suponer que la probabilidad de que el gas esté en cualquiera de estos microestados es igual, el llamado postulado de probabilidad a priori. Esto lleva a la siguiente ecuación:

[matemática] S = kBlnΩ [/ matemática]

donde S, la entropía estadística del sistema, es igual a la constante de Boltzmann (otra historia para otro momento) multiplicado por el logaritmo natural del número de microestados en el sistema, Ω. A medida que aumenta el número de microestados, la información que conocemos sobre la distribución de energía disminuye, lo que significa que la entropía del sistema, su caos, se dispara. Esta es la definición más fundamental y absoluta de entropía.

Cuando barajas una baraja de cartas, básicamente estás maximizando la entropía de ese sistema, ya que no sabes absolutamente nada sobre el orden de los números o los palos. Cada posibilidad es un microestado en este caso, y cada pedido de las 52 cartas tiene la misma probabilidad de ocurrir. Cuando organiza el mazo por número y palo, reduce la entropía del sistema al aumentar la cantidad de información que conoce.

La segunda ley de la termodinámica explica cualitativamente la tendencia de la naturaleza a moverse hacia una energía más baja. Los cubitos de hielo no solo se forman a partir de un vaso de agua caliente; los huevos rotos no se regeneran espontáneamente en huevos enteros; su escritorio de oficina no se va a limpiar solo. La idea matemática de la entropía se puede extraer de este principio. Si pones un cubo de hielo en un recipiente con agua caliente, ¿qué sucede? El hielo se derrite, por supuesto. Pero en un sentido más profundo, el hielo es un objeto sólido muy ordenado, lo que significa que en su conjunto tiene una entropía muy baja. Al absorber el calor del agua caliente, las moléculas dentro del cubo de hielo se desprenden y pueden moverse más libremente como un líquido; su aleatoriedad aumenta, y también lo hace su entropía. El calor fluye de los objetos calientes a los más fríos debido a esta idea de equilibrio. Todas las cosas en la naturaleza tienden hacia una entropía más alta, lo que sugiere que la entropía del universo también debe aumentar continuamente.

¿Por qué el té caliente siempre se enfría pero nunca se calienta solo?

Ya sea que la energía fluya de un objeto caliente a uno frío o viceversa, la energía permanece conservada. No se viola ninguna ley de la física si el objeto frío cede su calor al caliente. Pero eso nunca sucede. Por qué ?

El sistema macroscópico (gas dentro de la caja) es una colección de muchos componentes microscópicos (moléculas). No percibimos el movimiento de cada molécula, solo percibimos la energía total de la caja en forma de temperatura.

En realidad, todo lo que puede pasar, ¡pasa! A nivel microscópico, la energía fluye de frío a calor y de calor a frío. Pero no observamos arreglos de energía a nivel microscópico. Solo observamos el gran efecto de esa disposición en nuestro mundo macroscópico. En este artículo, veremos cómo el mundo microscópico da forma a nuestro mundo macroscópico.

¡Todo lo que puede pasar, pasa!

Pensemos en un ejemplo simple. Dos cajas de un gas, cada una de las cuales contiene solo dos moléculas. Comparten en total 4 unidades de energía entre ellos.

Las moléculas intercambian estos paquetes de energía entre ellas. Van en bultos. No puede transferir media unidad a ningún lado. Para este ejemplo, la energía total en A y la energía total en B son las cantidades macroscópicas y la forma en que esta energía se distribuye dentro de A o B es una cantidad microscópica. Ahora, cuentemos la cantidad de formas en que podemos distribuir los 4 paquetes de energía entre las 2 cajas.

La tabla muestra que hay un total de 35 formas de distribuir energía a nivel microscópico que dan lugar a 5 posibles variaciones a nivel macroscópico. Estos 35 estados se llaman microestados . Puede haber muchos microestados que nos dan la misma distribución de energía entre las casillas A y BEg: el caso en que A tiene 4 unidades de energía y B tiene 0 puede deberse a cualquiera de los siguientes 5 microestados:

  1. A (4,0) B (0,0)
  2. A (3,1) B (0,0)
  3. A (2,2) B (0,0)
  4. A (1,3) B (0,0)
  5. A (0,4) B (0,0)

En total, 35 microestados dan lugar a 5 estados macroscópicos que se muestran en la tabla: 4-0, 3-1, 2-2, 1-3 y 0-4. Estos se llaman macroestados. Y aquí radica la idea clave

Los 35 microestados son igualmente probables, pero los 5 macroestados que generan tienen diferentes probabilidades (como se muestra en la tabla).

Hay 9 microestados que conducen al macroestado 2-2. Y es por eso que es más probable que ocurra el estado 2-2. ¡Pero hay una buena posibilidad de que toda la energía termine en una de las moléculas! Cada uno de los macroestados 4-0 o 0-4 tiene un 14% de probabilidad de manifestarse. ¡Esto significa que la energía puede fluir del sistema energético más bajo al más energético! De hecho, puede suceder con un 14% de probabilidad de que comencemos con energía igualmente distribuida y terminemos con toda la energía en el cuadro A. Si pensamos en la entropía como aleatoriedad, en este caso, hemos pasado de un estado más aleatorio a un estado menor. estado aleatorio ¡La entropía ha disminuido ! Y esto no está mal. Si el número de partículas involucradas no es grande, la entropía puede disminuir espontáneamente.

Si el número de partículas involucradas no es grande, la entropía puede disminuir espontáneamente.

Por lo tanto, existe la posibilidad de que el calor fluya del cuerpo más frío al más caliente y la entropía pueda disminuir. Pero nunca notamos que una taza de té caliente se calienta. Nunca. ¿Por qué?

Veamos qué pasa si tenemos 20 partículas. 2 cajas que contienen 10 moléculas cada una, que consta de un total de 20 unidades de energía. Ahora la posibilidad de que toda la energía se concentre en una de las cajas es 0.01%. Si las cajas tienen 50 moléculas cada una, y queremos distribuir 100 unidades de energía, entonces las posibilidades de tener toda la energía acumulada en una caja son 0.00000000000000001%.

Esto es tan bueno como cero. En nuestra vida cotidiana, el número de partículas involucradas no está en cientos o miles, sino en billones de billones. Entonces, nunca veremos que el calor fluya de un objeto frío a un objeto caliente, hasta que tenga toda la energía.

Por otro lado, la cantidad de formas en que podemos crear el estado de energía igualmente distribuida aumenta exponencialmente (más rápido que exponencialmente. Suben como un factorial). Por lo tanto, es muy probable que ese estado se manifieste en la realidad.

El número de microestados que conducen a un macroestado nos da la entropía de ese estado.

Finalmente, definimos la entropía. El número de microestados (digamos n) que conducen a un macroestado particular nos da la entropía de ese macroestado. Está formulado como

donde k_B es la constante de Boltzmann.

La publicación original fue escrita aquí …

¿Por qué el té caliente no se calienta más? Los orígenes de la entropía.

Sigo viendo que la gente dice que la entropía es desorden. Esto simplemente no es cierto. Supongo que funciona como una forma fácil de relacionar la entropía con la vida cotidiana, pero es muy engañoso.

Imagine el big bang, parece que hubo mucho más caos y desorden que el que hay ahora, sin embargo, la entropía fue baja y aumentó gradualmente a lo largo del tiempo.

La entropía es la pérdida de energía, específicamente la pérdida de calor no utilizado de un sistema. Toda la energía quiere estar en el estado más bajo posible y se mueve para hacerlo, por eso las cosas se desprenden y pierden calor. Notarás que las cosas no emiten frío. El calor irradia, el frío no. El frío es simplemente la falta de calor, así como la oscuridad es la falta de luz.

La energía libre termodinámica es la energía utilizada para hacer el trabajo en un sistema. Cualquier energía emitida que no resultó en trabajo es la entropía del sistema.

Considere una olla para cocinar alimentos. La mayor parte del calor entra en la comida y, a su vez, la cocina. Sin embargo, el calor que se irradia desde el costado de la sartén o se escapa desde el fondo sería la pérdida de energía no utilizada o entropía.

Una vez que la energía de un sistema abierto se haya extendido tanto y la energía haya alcanzado su equilibrio en todas partes, no habrá más energía libre termodinámica. Sin energía libre termodinámica no se puede hacer ningún trabajo y sin trabajo no se puede hacer calor.

thnx para A2A Salim Shaikh

La entropía muestra la aleatoriedad del sistema. O muestra la probabilidad de varias formas diferentes en que se puede organizar el componente de un sistema. Una entropía más alta significa que hay muchas disposiciones diferentes de partículas constituyentes del sistema que es posible. Piense en jugar a las cartas, con cinco cartas hay un número muy pequeño de arreglos diferentes posibles, pero para 25 cartas es muy alto. Entonces, en el último caso, el sistema tiene más entropía.

En general, la entropía representa el grado de aleatoriedad.

Para más detalles sobre el significado de aleatoriedad:

Disfrutar.

La entropía es la aleatoriedad, el bombardeo o el desorden de las moléculas.

Es denotado por S.

Por ej. Considere un bloque de hielo, cuando se derrite en agua la entropía aumenta porque el desorden de las moléculas de H2O aumenta a medida que se ajustan más perfectamente como un sólido. De manera similar, cuando las moléculas de agua se evaporan, su entropía aumenta aún más a medida que las moléculas se vuelven más aleatorias.

También vea la respuesta de este Príncipe Rajput a ¿Cómo debo decidir si algún proceso aumenta o disminuye la entropía?

Espero que esto pueda ayudar.

Tomemos un ejemplo …

Cada vez que compramos algo pagamos impuestos como el IVA.

El IVA se calcula sobre la cantidad del artículo comprado.

Entonces, cada vez que hay una transacción de efectivo, tenemos que pagar algo de dinero al gobierno … Correcto …

El IVA no es más que un porcentaje.

Más alto el porcentaje significa más gasto …

Similar..

Cada vez que intercambiamos energía entre dos sistemas necesitamos pagar impuestos a la atmósfera.

Vat = entropía …

Entonces, ¿cómo calculamos la entropía …

La energía eliminada del sistema A es 5000J cuando el sistema estaba a 1500 kelvin y la atmósfera estaba a 35 kelvin.

Por lo tanto 5000/1500 = entropía .. (fracción)

Por lo tanto, la cantidad real de energía pagada a la atmósfera es 35 * fracción de entropía.

El resto puede ser usado para el trabajo.

Diferentes personas parecen significar cosas diferentes. La definición termodinámica habitual es que la entropía S = q / T, donde q es el contenido de calor y T es la temperatura, de donde obtenemos

ΔG = ΔH – TΔS

donde el primer término le brinda el trabajo que puede obtener de un sistema, y ​​el segundo término el cambio de calor. El cambio se refiere a algo que sucede a temperatura constante y la expresión implica presión constante.

Entonces, la entropía da una indicación del calor que no puede hacer nada útil. (Al purista no le gustará eso, pero …) Debido a que el calor es un movimiento aleatorio, a menudo lo escuchamos descrito como desorden, y ese concepto se usa para evaluar la entropía en la termodinámica estadística. Esa definición me entusiasma menos porque alienta a las personas a llevar el concepto a lugares donde puede no ser relevante.

La entropía es una medida de la “degradación de la energía”, y el concepto se desarrolló mucho antes de una comprensión molecular. Se podría demostrar con experimentos simples. Por ejemplo, tome un ladrillo de metal a 200 grados C. Coloque un cilindro de gas sobre él equipado con un pistón. Agregue peso y vea cuánto peso se puede levantar hasta que el gas deje de expandirse. Luego, ponga un ladrillo a 0 ° C en contacto con un ladrillo caliente nuevo y mida las temperaturas de cada ladrillo. El ladrillo caliente se enfría y el ladrillo frío se calienta hasta que alcanzan el equilibrio a 100 grados C. Repita el experimento de levantamiento de pesas con el gas (puede colocar el cilindro en la costura entre los ladrillos para que ambos estén en contacto con él) y encuentra que un Se puede hacer mucho menos trabajo. ¿Porqué es eso? La energía no ha desaparecido. Debe ser “degradado”, es decir, convertido en una forma que no puede hacer tanto trabajo. La medida de esta degradación es la entropía. Más tarde, la entropía se entendió a través de la mecánica estadística, pero el poder de las leyes termodinámicas es que los fenómenos se pueden predecir sin conocer cada detalle sobre el funcionamiento interno del sistema.

La relación de cambio en la energía térmica y la temperatura es otra propiedad termodinámica independiente que se denomina http: // entropía . Para una comprensión más completa, digamos que dos objetos diferentes compuestos de diferentes materiales ahora están a la misma temperatura, si aplicamos la misma cantidad de energía térmica a ambos sistemas, la temperatura resultante de cualquiera de los objetos puede ser diferente. Esto se debe a la diferencia en el grado de aleatoriedad para cualquiera de los sistemas.

Hay muchos tratados sobre entropía. El concepto ha sido explorado y escrito en profundidad, por lo que dar una respuesta definitiva aquí sería una duplicación de esas muchas obras.

En esencia, la entropía es una medida del desorden en un sistema.

La entropía es una medida de desorden, aleatoriedad.

Considere un ejemplo: de las moléculas sólidas, líquidas y gaseosas, las moléculas se mueven más al azar en el gas que en el líquido, por lo que el gas tiene la máxima entropía que el líquido. Sin embargo, los átomos están estrechamente empaquetados en sólido, por lo que el sólido tiene menos entropía. Por lo tanto, el orden de entropía es Gas> líquido> sólido.

La entropía básicamente repite la energía no disponible por unidad de temperatura de estado muerto. o Cantidad de energía que no se convierte en trabajo mientras se lleva el sistema al estado muerto. o Grado de aleatoriedad de energía del sistema.

Simplemente es una medida de aleatoriedad o desorden.

Por ejemplo, toma una barra larga y calienta en un extremo, después de unos segundos el extremo calentado tiene temperatura alta. Entonces, debido a la diferencia de temperatura, fluye hacia el otro extremo, de ahí cuál es el cambio de entropía en un extremo y en el otro.

Dije que es una aleatoriedad, entonces, ¿cuánto de la pérdida de calor en el extremo de alta temperatura (pérdida de calor -algo cambia-entropía) está representado por ds = – dq \ T (-ve indica pérdida de calor) y otro extremo ds = + dq \ T (+ ve absorción de calor), por lo que es una entropía.

Mide de randmness. Más alto el proceso irreversible más alta la entropía

Una termodinámica que representa la indisponibilidad de la energía térmica de un sistema para su conversión en trabajo mecánico, a menudo interpretada como el grado de desorden o aleatoriedad en el sistema.

La entropía no es más que una medida de aleatoriedad o libertad de una partícula sin ser obstruida con frecuencia.

La entropía es una medida del grado de aleatoriedad de las moléculas en un sistema. El cambio matemático en la entropía se calcula como:

∆s = Q (reversible) / T