¿Qué es la entropía en las computadoras?

Aquí está la explicación de MC Hawking (ligeramente expurgada):

Entropía, ¿cómo puedo explicarlo? Lo tomaré cuadro por cuadro,
tenerlos a todos saltando, gritando diciéndolo.
Digamos que es una medida de desorden,
en un sistema cerrado, como con un borde.
Es algo así como una, bueno, una medida de aleatoriedad,
propuesto en 1850 por un alemán, pero espera me estoy desviando.
“¿Qué demonios es la entropía?”, Aquí la gente todavía exclama:
Parece que tengo que empezar a explicar.

¿Alguna vez dejas caer un huevo y en el piso lo ves romperse?
Vas a buscar un trapeador para que puedas limpiar tu error.
¿Pero alguna vez te detuviste a pensar por qué sabemos que es verdad?
Si deja caer un huevo roto, no obtendrá un huevo nuevo.

Eso es entropía o ENTRO a la P a la Y,
la razón por la cual el sol algún día se quemará y morirá.
El orden del desorden es una rareza científica,
permítanme explicarlo con un poco más de claridad.
¿Dije rareza? Quise decir imposibilidad
Al menos en un sistema cerrado siempre habrá más entropía.
Eso es entropía y espero que estén todos con él,
Si es así, aquí está su membresía.

¿Estás abajo con la entropía?
Si, tu me conoces!
Si, tu me conoces!
Si, tu me conoces!
¿Quién está abajo con la entropía?
Hasta el último hogareño!

Definir la entropía como desorden no está completo,
porque el desorden como definición no cubre el calor.
Así que mi primera definición ahora me gustaría retirar,
y ofrecer uno que se ajuste a la segunda ley de la termodinámica.
Primero debemos entender que la entropía es energía,
energía que no puede usarse para expresarlo más específicamente.
En un sistema cerrado, la entropía siempre aumenta,
esa es la segunda ley, ahora sabes lo que pasa.

No puedes ganar, no puedes alcanzar el equilibrio, no puedes abandonar el juego,
porque la entropía se lo llevará todo, aunque parezca una pena.
La segunda ley, como ahora sabemos, es bastante clara al establecer,
esa entropía debe aumentar y no disiparse.

Los creacionistas siempre tratan de usar la segunda ley,
para refutar la evolución, pero su teoría tiene un defecto.
La segunda ley es bastante precisa sobre dónde se aplica,
solo en un sistema cerrado debe aumentar el recuento de entropía.
La tierra no es un sistema cerrado, está alimentado por el sol,
así que a la mierda con los malditos creacionistas, ¡Doomsday consigue mi arma!
En pocas palabras, de eso se trata la entropía,
ahora estás abajo con un descuento.

¿Estás abajo con la entropía?
Si, tu me conoces!
Si, tu me conoces!
Si, tu me conoces!
¿Quién está abajo con la entropía?
Hasta el último hogareño!

Video (NSFW)

Hay 2 definiciones sobre Entropía: la Termodinámica y la Estadística.

En Thermodycamics una entropía es la energía desperdiciada. Imagina una planta eléctrica. Para producir electricidad, debe quemar combustible que hierva el agua que mueve una turbina. El vapor de agua se enfría porque transfiere energía para mover la turbina.

¿Puedo extraer más energía? Por supuesto. Imagine que el vapor de agua tiene una temperatura de 110 ºC después de pasar por la turbina. El vapor de agua puede pasar a través de una turbina más pequeña que se mueve y produce electricidad (menos electricidad que en la primera turbina).

¿Puedo extraer más energía? Por supuesto. Imagine que el vapor de agua tiene una temperatura de 100ºC. Puedo usarlo para calentar alcohol (el punto de ebullición del alcohol es 70ºC). El alcohol hierve y pasa vapor de alcohol a través de una turbina …

El alcohol puede usarse para hervir otro líquido y pasarlo a través de una turbina. Proceso tras proceso, la electricidad obtenida es menor que la anterior.

Según la teoría, la termodinámica dice que la cantidad de electricidad tiene un límite. Si uso 1,000 Jules para hervir el agua, no puedo obtener más de 1,000 Jules de electricidad porque “la energía no se puede crear de la nada”. Pero la termodinámica va un paso más allá. Dice que el límite para la producción de electricidad (energía útil) depende solo de la temperatura del vapor de agua original y la temperatura de la atmósfera.

Eso se llama Principio de Carnot y cualquier máquina no puede obtener un rendimiento superior al “Rendimiento de Carnot” = 1 – T2 / T1 donde T2 es la temperatura de la atmósfera y T1 la temperatura del vapor de agua. Por ejemplo, si obtengo vapor de agua a 150ºC (424ºK) y la temperatura exterior es de 20ºC (293ºK). el rendimiento es 1 – 293/424 = 30%

Pero el 30% es el máximo. Rendimiento en una máquina ideal. Cualquier otra máquina real tiene un rendimiento menor. El principio de Carnot dice que si consigo una máquina con más rendimiento que la máquina ideal de Carnot, puedo obtener un móvil perpetuo de ella.

¿Qué le sucede al resto de la energía? Solo un pequeño porcentaje de energía es útil. El resto se desperdicia y se convierte en calor. La entropía es un índice de esa energía desperdiciada.

La entropía está ligada a la irreversibilidad del proceso. No puedo obtener energía “útil” de la energía “desperdiciada”. Bueno, puedo obtener energía “útil” de la energía “desperdiciada” pero con una condición: debo usar mucha energía “útil” y obtendré mucha energía “desperdiciada”.

En mecánica estática, la entropía es la configuración más probable. Si dejo caer un vaso, la configuración más probable es una gran cantidad de pequeños trozos de vidrio en el piso. Para obtener una configuración menos probable (un vaso fijo) debo recoger todas las piezas, pegarlas con pegamento y tener mucho tiempo. Pero para obtener una configuración menos probable (vidrio fijo) debo comer (luego debo destruir animales, plantas, …) para tener energía y tener pegamento (para obtenerlo debe quemar energía). El equilibrio local es una situación de menos entropía (el vidrio está fijo), pero el equilibrio global es una situación de más entropía (plantas y animales destruidos y energía quemada).

La entropía es el logaritmo de números de posibles microestados que dan el mismo macroestado.

Supongamos que hay un gas en un contenedor. El volumen, la presión, la temperatura, etc. definen su macroestado. Ahora este mismo macroestado puede obtenerse mediante varias configuraciones posibles de sus microestados. Si el número posible de estos microestados es grande, significa que el gas tiene una entropía más alta. Si es pequeño tiene una entropía más baja.

La relación entre la entropía de un sistema y sus microestados está dada por

[matemática] S = k ln \ omega [/ matemática] donde [matemática] S [/ matemática] es la entropía y [matemática] \ omega [/ matemática] es el número de microestados posibles, [matemática] k [/ matemática] es la constante de Boltzmann.

[La pregunta ha cambiado desde que la respondí]

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