Entropi

For alternative betydninger, se Entropi (flertydig). (Se også artikler, som begynder med Entropi)
Spontan forøgelse af uorden - En irreversibel proces, hvis ikke der tilføres energi.

Entropi er et udtryk for den samlede uorden eller tilfældighed i et system.

Entropien blev oprindelig indført som et beskrivende begreb inden for termodynamikken i fysik og kemi. Det gør det muligt at formulere termodynamikkens 2. lov meget enkelt. Senere blev entropi indført alene ved analogi i informationsteorien af Claude Shannon. Det er dog lykkedes at opstille en velafprøvet, fysisk teori, som forener teoretisk termodynamik og statistisk mekanik med informationsteorien på direkte og kvantificerbar måde

Et system med entropi = 0 er perfekt ordnet. Et fysisk system, som kommer tæt på dette, er Bose-Einstein kondensatet, hvor alle partikler befinder sig i samme tilstand. Et informationsteknisk system med entropi = 0 kunne også være en computer, som kun indeholder 0’er, eller det kunne være en biotop, som er i perfekt homøostase. Så snart et system forlader denne tilstand af ”total velkendthed”, stiger entropien til en størrelse, som er over 0. Den kan dog ikke overstige et maksimum, der bestemmes af f.eks. harddiskens lagerkapacitet, antallet af partikler i det fysiske system eller biodiversiteten i det økologiske system. Almindeligvis kalder man denne maksimale entropistørrelse for ”perfekt uorden”. Fysikerne taler også om termisk ligevægt.

Maxwells dæmon er et logisk eksperiment, der drejer sig om termodynamikkens 2. lov. Det forbinder entropi med både energi og information.

Definition

For en reversibel varmeudveksling δQrev er vejintegralet af den inverse temperatur for en lukket proces generelt 0 jf. Clausius' sætning:

∮δQrevT=0

Da det lukkede vejintegrale er 0, er δQrevT vejuafhængig, hvilket vil sige, at det er differentialet af en tilstandsfunktion. Denne tilstandsfunktion defineres som entropien:

dS≡δQrevT

En reversibel, adiabatisk proces - dvs. en proces uden varmeudveksling - er således også en isentropisk proces - dvs. at den har konstant entropi.

Forskellig brug af begrebet

Selv i videnskabelige lærebøger bruges begrebet entropi forskelligt, og det kan ofte give anledning til misforståelser, men de følgende definitioner kan vise de mange sider af den kultur, der omgiver begrebet entropi.

Entropi er:

Noter

  1. ↑ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "13.7 Clausius' theorem". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 132. ISBN 978-0-19-856770-7.
  2. ↑ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "14.1 Definition of entropy". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 136. ISBN 978-0-19-856770-7.
  3. ↑ Joel de Rosnay: The Macroscope – a New World View (skrevet af en M.I.T.-uddannet biokemiker), 1979 ISBN 0-06-011029-5
  4. ↑ Ralph Baierlein: Thermal Physics, 2003 ISBN 0-521-65838-1
  5. ↑ Daniel R. Schroeder: Thermal Physics, 2000 ISBN 0-201-38027-7
  6. ↑ McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Chemistry, 2004 ISBN 978-0-07-143953-4
  7. ↑ Raymond Chang: Chemistry, 6. udg., 1998 ISBN 0-07-115221-0
  8. ↑ Peter Atkins og Julio De Paula: Physical Chemistry, 8. udg., 2006 ISBN 0-19-870072-5
  9. ↑ John D. Cutnell og Kenneth J. Johnson: Physics, 4. udg., 1998 ISBN 0-471-19113-2
  10. ↑ Donald T. Haynie: Biological Thermodynamics, 2001 ISBN 0-521-79165-0
  11. ↑ Oxford Dictionary of Science, 2005 ISBN 978-0-19-280098-5
  12. ↑ John O.E. Clark (udg.): The Essential Dictionary of Science, 2004 ISBN 978-0-7607-4616-5
  13. ↑ Johm Gribbin: Q Is for Quantum: An Encyclopedia of Particle Physics, 1999 ISBN 978-0-684-85578-3