Entropiya

Entropiya Maddəsi

Əvvəlki müzakirədə biz termodinamikanın ikinci qanununun bir neçə spesifik ifadəsini araşdırdıq. Qeyd etmək lazımdır ki, bu spesifik ifadələr yalnız müəyyən dönməz prosesləri izah edə bilər. Klauzius ifadəsi yalnız istilik ötürülməsini və onun soyuducunun iş prinsipi ilə əlaqəsini izah edir. Kelvin və Plank ifadələri soyuducunun iş prinsipi ilə bağlıdır. istilik mühərrikiƏslində, bu iki ifadə istilik ötürülməsi ilə əlaqədardır. Bu iki ifadə ilə izah edilə bilməyən bir çox başqa dönməz proseslər də mövcuddur.

Termodinamikanın ikinci qanununun konkret ifadəsi bütün dönməz prosesləri izah edə bilməz, ona görə də daha ümumi bir ifadəyə ehtiyacımız var. Bu ümumi ifadənin kainatda baş verən bütün dönməz prosesləri izah etməsi gözlənilir. Termodinamikanın ikinci qanununun ümumi ifadəsi yalnız XIX əsrin ortalarında entropiya (S) adlanan bir kəmiyyət vasitəsilə ifadə edilmişdir. Entropiya nizamsızlığın ölçüsü kimi düşünülə bilər. Entropiya kəmiyyəti ilk dəfə Klauzius tərəfindən təqdim edilmiş və Karno dövründən (mükəmməl istilik mühərriki) əldə edilmişdir. Klauziusa görə, sistem sabit temperaturda əlavə istilik (Q) aldıqda, sistem tərəfindən yaşanan entropiya dəyişikliyinin böyüklüyü aşağıdakı tənliklə ifadə olunur:

Entropiya, sistemin mikroskopik vəziyyətini təsvir edən bir kəmiyyətdir və buna görə də birbaşa ölçülə bilməz. Biz yalnız entropiyadakı dəyişikliyi araşdırırıq. Sistemdəki enerjidəki dəyişikliyə bənzəyir. termodinamikanın birinci qanunu.

Nümunə sual 1:

Qabdakı qaz miqdarı adiabatik genişlənməyə məruz qalır. Qazın entropiyasında dəyişiklik nədir?

Müzakirə

Adiabatik proses zamanı heç biri yoxdur istilik sistemə (qaza) daxil olan və ya çıxan. Çünki Q = 0 olarsa ΔS = 0. Sistemin entropiyası dəyişmir, yəni sabitdir. Bəs adiabatik sıxılma necədir? Əsasən eynidir. Adiabatik sıxılma zamanı sistemə istilik daxil olmur və ya çıxmır (Q = 0). Buna görə də, sistemin entropiyası sabitdir.

Nümunə sual 2:

Carnot mühərriki 500 K-də 2000 J istilik alır, 350 K-də müəyyən miqdarda istilik verir və ayırır. Bir dövr ərzində mühərrikdə ayrılan istilik miqdarını və ümumi entropiya dəyişikliyini təyin edin.

Müzakirə

Sistem istilik alırsa, Q müsbət, sistem istilik buraxırsa, Q mənfi olur. Bu hal üçün sistem Carnot mühərrikidir.

Bir dövr ərzində Karno mühərriki iki geri dönən izotermik prosesdən (izotermik genişlənmə + izotermik sıxılma) və iki geri dönən adiabatik prosesdən (adiabatik genişlənmə və adiabatik sıxılma) keçir. Adiabatik genişlənmə və sıxılma prosesləri zamanı sistemə istilik daxil olmur və ya çıxmır (Q = 0). Q = 0 olduğundan, adiabatik proses zamanı entropiyanın dəyişməsi = 0 olur.

İzotermik genişlənmə zamanı mühərrik 500 K temperaturda (T) 2000 J istilik (Q) udur. Mühərrik istiliyi udursa, Q müsbətdir. İzotermik genişlənmə zamanı mühərrikin entropiyasındakı dəyişiklik belədir:

İzotermik sıxılma zamanı mühərrik 350 K temperaturda (T) 1400 J istilik (Q) buraxır. Mühərrik istiliyi buraxdığı üçün Q mənfi işarəyə malikdir. İzotermik sıxılma zamanı mühərrikin entropiyasındakı dəyişiklik belədir:

Ümumi entropiya dəyişikliyi = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0

Nümunə sual 3:

İstilik mühərriki 300 dərəcə istilikdə 600 Coul istilik (Q) alır. ^oC, 100 dərəcəlik temperaturda iş görür və müəyyən miqdarda istilik buraxır ^oC. Bir dövr ərzində mühərrikdə ayrılan istilik miqdarını və ümumi entropiya dəyişikliyini təyin edin...

Müzakirə

T_H = 300 K

Q_H = 600 J

T_L = 100 K

Q_L =?

Bir dövr ərzində Karno mühərriki iki geri dönən izotermik prosesdən (izotermik genişlənmə + izotermik sıxılma) və iki geri dönən adiabatik prosesdən (adiabatik genişlənmə və adiabatik sıxılma) keçir. Adiabatik genişlənmə və sıxılma prosesləri zamanı sistemə istilik daxil olmur və ya çıxmır (Q = 0). Q = 0 olduğundan, adiabatik proses zamanı entropiyanın dəyişməsi = 0 olur.

İzotermik genişlənmə zamanı mühərrik 300 K temperaturda (T) 600 J istilik (Q) udur. Mühərrik istiliyi udursa, Q müsbətdir. İzotermik genişlənmə zamanı mühərrikin entropiyasındakı dəyişiklik belədir:

İzotermik sıxılma zamanı mühərrik 100 K temperaturda (T) 200 J istilik (Q) buraxır. Mühərrik istiliyi buraxdığı üçün Q mənfi işarəyə malikdir. İzotermik sıxılma zamanı mühərrikin entropiyasındakı dəyişiklik belədir:

Ümumi entropiya dəyişikliyi = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0

2-ci və 3-cü nümunə suallardan görünür ki, geri dönən proses üçün ümumi entropiya dəyişikliyi = 0. Başqa sözlə, geri dönən prosesdə ümumi entropiya həmişə sabitdir.

Nümunə sual 4:

2 kq-lıq buz kubunun temperaturu 0-dır ^oC. Buz kubları bir qaba qoyulur və günəşdə qurudulur. Havadan və günəşdən əlavə istilik aldıqları üçün buz əriyir. Buzun entropiyasındakı dəyişikliyi təyin edin. (Suyun ərimə istiliyi = 3,34 x 10⁵ J/Kq)

Müzakirə

Buzun kütləsi = 2 kq

Buz temperaturu = 0 ^oC + 273 = 273 K

Suyun ərimə istiliyi = 3,34 x 105 J/Kq

2 kq buzu suya çevirmək üçün lazım olan istilik miqdarı:

Q = mL

Q = (2 kq)(3,34 x 10⁵ J/Kq)

Q = 6,68 x 10⁵ J

Q = 668 x 10³ J

Ərimə prosesi zamanı (buzun suya çevrilməsi) temperatur sabitdir. Temperatur sabit olduğundan, buzun entropiyasındakı dəyişiklik hesablanır.

Nümunə sual 5:

26 dərəcə temperaturda bir stəkan su ^oC, 22 dərəcə temperaturda bir stəkan su ilə qarışdırılır ^oC. Əgər stəkanda suyun kütləsi 2 kq-dırsa, suyun entropiyasındakı dəyişikliyi təyin edin. İsti və soyuq suyun qapalı, yaxşı izolyasiya olunmuş bir qabda qarışdırıldığını fərz edək. İstilik ötürülməsi dönməz bir prosesdir.

Müzakirə

Suyun xüsusi istilik sifəti (c) = 4180 J/Kg C^o

Suyun kütləsi = 2 Kq (eyni su kütləsi).

Suyun kütləsi eyni olduğundan, qarışığın son temperaturu = 24 ^oC (26) ^oC+22 ^oC / 2 = 48 ^oC / 2 = 24 ^oC).

İsti suyun temperaturu 26 dərəcədən aşağı düşdükdə onun buraxdığı istilik miqdarı ^oC - 24 ^oC:

Q = mc ΔT = (2 kq)(4180 J/kq C^o)(26 ^oC - 24 ^oC) = (2 Kq)(4180 J/kq C^o)(2 ^oC) = 16720 J

Soyuq suyun temperaturu 22°C – 24°C artdıqda onun udulan istilik miqdarı:

Q = mc ΔT = (2 kq)(4180 J/kq C^o)(24 ^oC - 22 ^oC) = (2 kq)(4180 J/kq C^o)(2 ^oC) = 16720 J

Ümumi entropiya dəyişikliyi = İsti suyun entropiyasındakı dəyişiklik + soyuq suyun entropiyasındakı dəyişiklik

İsti suyun orta temperaturu = (26 ^oC+24 ^oC) / 2 = 50 ^oC / 2 = 25 ^oC ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K

Soyuq suyun orta temperaturu = (22 ^oC+24 ^oC) / 2 = 46 ^oC / 2 = 23 ^oC ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K

İsti su istilik yayır, buna görə də Q mənfidir. Əksinə, soyuq su istiliyi udur, buna görə də Q müsbətdir. Q işarəsi konvensiyasını (termodinamikanın birinci qanunu) yadda saxlayın.

Δ S Cəmi = Δ S isti su + Δ S soyuq su

Δ S Ümumi = - 56,107 J/K + 56,486 J/K

Δ S Cəmi = 0,379 J/K

Ümumi entropiya 0,379 J/K artır

Sistemin bəzi hissələrinin entropiyası azalsa da (-56,107 J/K), sistemin bəzi hissələrinin entropiyası daha böyük miqdarda (+ 56,486 J/K) artır, beləliklə ümumi entropiya həmişə (+ 0,379 J/K) artır.

Dönməz prosesdə ümumi entropiyanın artması yalnız yuxarıda təhlil etdiyimiz isti və soyuq su qarışığı arasındakı istilik ötürülməsinə aid deyil, həm də elm adamları tərəfindən araşdırılan bütün hallara aiddir. Proses geri dönəndirsə, ümumi entropiya həmişə sabit qalır. Proses geri dönməzdirsə, ümumi entropiya həmişə artır.

Əslində, gündəlik həyatımızdakı bütün təbii proseslər dönməzdir, buna görə də ümumi entropiya qaçılmaz olaraq artır. Bu fakt aşağıdakı sətirdə ümumiləşdirilir:

Geri dönməz bir prosesdə sistemin və ətraf mühitin ümumi entropiyası həmişə artır.

Bu kursiv cümlə termodinamikanın ikinci qanununun ümumi ifadəsidir. Termodinamikanın ikinci qanunu fizikanın digər qanunlarından bir qədər fərqlidir. Fiziki qanunlar adətən tənliklər (məsələn, Nyuton qanunları) və ya qorunma qanunları (məsələn, enerjinin qorunma qanunu) kimi ifadə olunur.

Entropiya nizamsızlığın ölçüsüdür

Entropiya nizamsızlığın ölçüsü hesab edilə bilər. Termodinamikanın ikinci qanununun ümumi ifadəsinə gəldikdə, nizamsızlıq dönməz proseslərdə artmağa meyllidir. Başqa sözlə, hər bir dönməz proses mahiyyət etibarilə nizamsızlıq vəziyyətinə gətirib çıxarır. Burada nizamsızlığın mənası aydın olmaya bilər, ona görə də gündəlik həyatda baş verən dönməz proseslərin nümunələri ilə izah ediləcək.

Qeyd etmək vacibdir ki, entropiya anlayışı əvvəlcə yalnız enerji formasındakı dəyişikliklər və enerji ötürülməsi ilə bağlı dönməz proseslərlə əlaqələndirilirdi. Manqo gövdəsindən ayrıldıqdan və yerə dəyənə qədər sərbəst şəkildə düşdükdən sonra heç vaxt yuxarı sürüşmür. İtələdiyimiz və sonra dayandığımız kitab heç vaxt bizə tərəf geri çəkilmir. Bunlar enerji formasındakı dəyişikliklər və enerjinin bir obyektdən digərinə ötürülməsi ilə əlaqəli dönməz proseslərin bəzi nümunələridir. Bu proseslər yalnız bir istiqamətdə baş verir, lakin heç vaxt əks istiqamətdə baş vermir. Manqo heç vaxt öz-özünə yuxarı sürüşmür, çünki daxili enerji çevrilmişdir kinetik enerjiKitab heç vaxt bizə tərəf sürüşmür, çünki sürtünmə nəticəsində yaranan istilik kinetik enerjiyə çevrilir.

Kainatda baş verən dönməz proseslər təkcə enerji formalarındakı dəyişikliklər və enerji ötürülməsi ilə əlaqəli deyil. Doğulduqdan sonra körpələrə, uşaqlara, yeniyetmələrə, yetkinlərə çevrilirik, sonra qocalıb çürüyürük və nəhayət ölürük 😉 Heç yaşlı bir insanın körpəyə çevrildiyini görmüsünüzmü? Heç vaxt... İstifadə etdiyimiz mobil telefon zamanla solğunlaşır və zədələnir... Əvvəlcə hamar və güclü olan yeni bir avtomobil bir neçə il istifadə etdikdən sonra daha hamar və zəif olur. Heç köhnə bir avtomobilin birdən-birə yenidən yeniləndiyini görmüsünüzmü? Yoxsa sevdiyiniz mobil telefon hər gün daha hamar və daha yaxşı olur? Heç vaxt... İstifadə edildikdən sonra mobil telefon solğunlaşır və zədələnir. Avtomobillər eynidir... Bunlar enerji formalarındakı dəyişikliklər və enerji ötürülməsi ilə heç bir əlaqəsi olmayan dönməz proseslərin bəzi nümunələridir... İndi kainatda baş verən bütün təbii proseslərin dönməz olduğunu anladıqdan sonra entropiya anlayışı daha genişlənir. Müzakirə yalnız termodinamik prosesləri əhatə etmir, həm də kainatdakı bir çox digər dönməz prosesləri əhatə edir.

İndi isə gündəlik həyatda baş verən bəzi dönməz prosesləri müzakirə edək. Əvvəlcə sadə bir dönməz prosesi nəzərdən keçirək. Bu, sadəcə bir girişdir, ona görə də entropiya anlayışını və onun dönməz proseslərlə əlaqəsini başa düşürsünüz.

Misal üçün, təsəvvür edin ki, bir sıra qırmızı və mavi mərmərləriniz var. Mərmərlər bir qaba yerləşdirilib. Mavi mərmərlər aşağıda, qırmızı mərmərlər isə yuxarıda səliqəli şəkildə düzülüb (sol şəkil). Mərmərlərinizin qabdakı düzülüşü çox nizamlı görünür... Alt hissə tamamilə mavi, üst hissə isə tamamilə qırmızıdır.

Daha sonra, qabı yuxarı və aşağı silkələyirsiniz. Qab yuxarı və aşağı hərəkət etdirildiyi üçün əvvəlcə çox müntəzəm olan mərmərlərin düzülüşü yenidən nizamsız hala gəlir (sağdakı şəkil). Qırmızı və mavi mərmərlər bir-birinə qarışır 😉 Nə qədər çox silkələsəniz, mərmərlərin düzülüşü daha da nizamsız olur... Silkələndikdən sonra mərmərlərin düzülüşü əvvəlki kimi nizamlı hala gəlməsi mümkündürmü? Bu mümkün deyil... İnanmırsınızsa, bunu sübut edin. Mərmərlərin əvvəlki kimi nizamlı olması mümkün deyil... Bu, dönməz bir prosesin nümunəsidir. Dönməz bir prosesi yaşadıqdan sonra əvvəlcə çox nizamlı olan mərmərlərin düzülüşü nizamsız hala gəlir. Nizamlılıq nizamsızlığa çevrilib...

Eyni şey digər dönməz proseslərdə də baş verir. İsti və soyuq bir cisimə toxunduğumuz zaman istilik avtomatik olaraq isti cisimdən soyuq cisimə axacaq... Təmasda olan iki cisim eyni temperatura çatdıqdan sonra istilik axmağı dayandırır. Bu proses dönməzdir... Əvvəlcə iki molekul düzülüşünə sahibik, yəni böyük orta kinetik enerjiyə malik molekullar (isti cismi təşkil edən molekullar) və kiçik orta kinetik enerjiyə malik molekullar (soyuq cismi təşkil edən molekullar). İsti cisim və soyuq cisim eyni temperatura çatdıqdan sonra (molekullar eyni orta kinetik enerjiyə malikdir), artıq iki molekul düzülüşünü ayırd edə bilmirik. Əvvəlcə nizamlı olan molekulların düzülüşü nizamsız hala gəlir. Yuxarıdakı mərmərlərin düzülüşünə bənzər... İki cisim eyni temperatura çatdıqdan sonra molekulların nizamlı düzülüşü nizamsızlığa çevrilir (nizamsızlıq istiliyin dönməz ötürülməsi səbəbindən artır).

Bundan əlavə, isti cisimdən soyuq cisimə istilik axını istilik mühərrikində yüksək temperaturlu bölgədən aşağı temperaturlu bölgəyə istilik axını kimi düşünülə bilər. Yüksək temperaturlu bölgədən aşağı temperaturlu bölgəyə istilik axını istilik mühərrikinin iş görməsinə imkan verir. İstilik mühərriki istilik axını olmadan iş görə bilməz. Beləliklə, pozğunluğun ölçüsü ilə iş görmək qabiliyyəti arasında əlaqə qura bilərik. Eyni temperatura çatdıqdan sonra isti cisimdən soyuq cisimə artıq istilik axını olmur (pozğunluq artır). İstilik axınının olmaması istilik mühərrikinin iş görməsinin qarşısını aldığı üçün deyə bilərik ki, iş görə bilməyən sistem yüksək pozğunluğa, iş görə bilən sistem isə aşağı pozğunluğa malikdir...

Bu nəticələrdən enerji formaları ilə nizamsızlıq ölçüsü arasındakı əlaqə haqqında nəticə çıxara bilərik. Əsasən, iş görmək üçün istifadə edilə bilən enerji forması potensial enerjidir. Suyun cazibə potensial enerjisi turbini hərəkət etdirmək üçün istifadə edilə bilər. Yağdakı kimyəvi potensial enerji nəqliyyat vasitəsini hərəkət etdirmək üçün istifadə edilə bilər. Bədənimizdəki kimyəvi potensial enerji iş görmək, səyahət etmək, təhsil almaq üçün istifadə edilə bilər... Manqonun cazibə potensial enerjisi evin damındakı sızmanı təmir etmək üçün istifadə edilə bilər 😉 Faydalı enerji formaları iş görmək üçün istifadə edilə bildiyindən, faydalı enerji formalarının daha nizamlı, faydasız enerji formalarının isə daha nizamsız olduğunu deyə bilərik. Faydasız enerji formaları daxili enerji və istilikdir... Yerə dəydikdən sonra manqo bir daha yuxarı sürüşmür, çünki daxili enerji kinetik enerjiyə çevrilir...

Kitabı itələdikdən sonra kitab hərəkət edir. Sürtünmənin olması kitabın hərəkətini dayandırır... Bu halda, kitabın kinetik enerjisi istiliyə çevrilib (istilik sürtünmə səbəbindən yaranır). Əslində, hələ də olan kitab bizə tərəf sürüşmür, çünki istilik kinetik enerjiyə çevrilib... Bu iki nümunə istiliyin iki faydasız enerji forması olduğunu göstərir. Faydasız enerji formaları iş görmək üçün istifadə edilə bilməz. Beləliklə, istilik və daxili enerjinin yüksək nizamsızlığa malik olduğunu deyə bilərik...

Əsasən, enerji formasının faydalı enerji formasından faydasız enerji formasına keçməsi prosesi həmişə nizamsızlığı artırır... Arqona dilində entropiya enerji formasının dəyişdirilməsi prosesi zamanı həmişə artır... Entropiya zaman keçdikcə həmişə artdığı üçün bütün faydalı enerji formaları faydasız formalara çevriləcək. Enerji formasının dəyişdirilməsi prosesində enerji həmişə qorunacaq, lakin nizamlı və iş görmək üçün istifadə edilə bilən enerji forması nizamsız formaya çevrilir və iş görmək üçün istifadə edilə bilməz...

Entropiya və statistika

Əvvəllər biz entropiyanın nizamsızlığın ölçüsü olduğunu müzakirə etmişdik. Hər bir dönməz proses mahiyyət etibarilə yüksək nizamsızlıq vəziyyətinə gətirib çıxarır. Bu fikir mücərrəd və qeyri-müəyyən görünə bilər. Entropiya anlayışını daha yaxşı başa düşmək üçün statistik yanaşmadan istifadə edə bilərik. Statistik yanaşma ilə entropiya anlayışını anlamaq ilk dəfə Lüdviq Boltzman (1844–1906) tərəfindən istifadə edilmişdir.

Bu məqalənin əvvəlində entropiyanın bir sistemin mikroskopik vəziyyətini təsvir edən bir kəmiyyət olduğu izah edildi. Makroskopik vəziyyətləri təsvir edən kəmiyyətlər birbaşa bilinə bilər, lakin mikroskopik vəziyyətləri təsvir edən kəmiyyətlər birbaşa bilinmir. Mikroskopik vəziyyəti anlamaq üçün makroskopik və mikroskopik vəziyyətlər arasındakı əlaqəni araşdıra bilərik.

Yüz rupiya sikkəniz varmı? Yüz rupiya sikkəsinin iki tərəfi var: bir tərəfində Garuda quşu, digər tərəfində isə 100 rupiya sözü təsvir olunub. Məsələn, əgər dörd yüz rupiya sikkəniz varsa... əgər dörd yüz rupiya sikkəsinin hamısını yerə atsanız, bir atışda beş fərqli nəticə olacaq:

Əvvəlcə Qaruda quşunun bütün təsvirləri görünür (4 təsvir);

İkincisi, Qaruda quşunun 3 şəkli, yüz rupiahlıq 1 yazı görünür (3 şəkil, 1 yazı);

Üçüncüsü, Qaruda quşunun 2 təsviri, 2 söz yüz rupiya (2 təsvir, 2 söz) görünür;

Dördüncüsü, 1 Qaruda quşunun təsviri, 3 yüz rupiya sözü (1 təsvir, 3 söz) görünür;

Beşincisi, yüz rupiya sözləri görünür (4 söz)...

Bu beş mümkün təsviri və ya yazılışı makroskopik vəziyyət (makro = böyük) adlandırırıq. Əksinə, əgər dörd sikkəni təsvir və ya yazı kimi təmsil etsək, mikroskopik vəziyyətləri ifadə edirik (mikro = kiçik).

Bir atışda 16 mümkün mikroskopik vəziyyət mövcuddur (Hər bir sikkənin iki şansı var. Dörd sikkənin 16 şansı var = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Ən böyük ehtimal 2 şəkil və 2 yazının görünməsidir (Cəmi 16 mikroskopik vəziyyətdən 6 mümkün mikroskopik vəziyyət var - 6/16 x 100% = 37,5%). Digər tərəfdən, ən kiçik ehtimal 4 şəkil və ya 4 yazının görünməsidir (Hər birinin 1 mümkün mikroskopik vəziyyəti var - 1/16 x 100% = 6,25%). Burada müzakirə etdiyimiz yalnız şans və ya ehtimaldır... Əgər 16 dəfə sikkə atsaq, 2 şəkil və 2 yazının 6 dəfə görünəcəyi dəqiq deyil. Lakin sikkələri minlərlə dəfə atsaq, 2 şəkil və 2 yazının görünmə ehtimalı 37,5%-ə yaxınlaşa bilər.

Bunu sübut etmək daha yaxşıdır... Zəhmət olmasa, dörd yüz rupiya sikkəni 100 dəfə atın (bacarsanız 1000 dəfə 😉). Əldə edilən məlumatları bir atışda qeyd edin... Sikkələri 100 dəfə atdıqdan sonra ən çox 2 şəkil və 2 yazının göründüyünü görəcəksiniz. Atışların sayı nə qədər çox olarsa, 2 şəkil və 2 yazının əldə edilmə ehtimalı ümumi atışların sayının 37,5%-nə yaxınlaşır.

Əvvəllər biz yalnız 4 sikkəyə baxırdıq. Sikkələrin sayını artırsaq, mikroskopik vəziyyətlərin sayı da artar. Məsələn, 100 sikkəmiz var... Bir atışda 2 100 = 1,27 x 10 30 mümkün mikroskopik vəziyyət var... Ən böyük ehtimal 50 şəkil və 50 yazının görünməsidir (Cəmi 1,27 x 10 30 mikroskopik vəziyyətdən 1,01 x 10 29 mümkün mikroskopik vəziyyət var). Əksinə, ən kiçik ehtimal 100 şəkil və ya 100 yazının görünməsidir (Hər birinin cəmi 1,27 x 10 30 mikroskopik vəziyyətdən yalnız 1 mümkün mikroskopik vəziyyəti var). Çox kiçik və demək olar ki, qeyri-mümkündür... Əgər 1000 sikkəmiz varsa, 1000 şəkil və ya 1000 yazının görünmə ehtimalı əlbəttə ki, daha da kiçikdir və getdikcə qeyri-mümkündür.

Bunu entropiya anlayışı ilə əlaqələndirmək üçün fərz edə bilərik ki, bütün şəkillər və ya bütün mətn nizamlı düzülüşdədir, şəkillərin yarısı və mətnin yarısı isə nizamsız düzülüşdədir. Sikkələrin sayı nə qədər çox olarsa, nizamlı düzülüş (bütün şəkillər və ya bütün mətn) əldə etmək ehtimalı və ya şansı bir o qədər az olur və bu, demək olar ki, qeyri-mümkün olur. Əksinə, nizamsız düzülüşdə (şəkillərin yarısı və mətnin yarısı) ehtimal və ya şans daha yüksəkdir. Bu nəticədən belə görünür ki, nizamsızlıq ehtimalla sıx bağlıdır. Ən çox ehtimal olunan vəziyyət nizamsız vəziyyətdir, ən az ehtimal olunan vəziyyət isə nizamlı vəziyyətdir.

Termodinamikanın ikinci qanununun ümumi ifadəsində deyilir ki, hər dönməz prosesdə entropiya və ya nizamsızlıq həmişə artır. Termodinamikanın ikinci qanununun bu ifadəsi ehtimal ifadəsi kimi başa düşülə bilər. Bu o deməkdir ki, kainatda baş verən hər bir proses ən böyük ehtimal və ya fürsətə malik olan prosesdir. Termodinamikanın ikinci qanunu hər dönməz prosesdə entropiyanın azalmasını qadağan etmir, lakin ehtimal çox kiçikdir, demək olar ki, qeyri-mümkündür. Əksinə, entropiyanın artmasının ehtimalı daha yüksəkdir. Daha əvvəl araşdırdığımız qəpiklərin sayı cəmi 100 idi... əslində 6,02 x 10 var.²³ molekullar... bu çox böyük bir rəqəmdir. Bu ədədin mümkün mikroskopik halları əlbəttə ki, çox böyükdür, ona görə də istənilən nizamın çox kiçik, demək olar ki, qeyri-mümkün bir şansı var...

Əgər yerə bir stəkan səpsək, yerə səpələnmiş şüşə parçaları yenidən toplanıb əvvəlki kimi bütöv bir stəkan əmələ gətirə bilər. Lakin bunun baş vermə ehtimalı o qədər azdır ki, bu mümkün deyil... şüşə hələ bütöv olduqda, molekulların mövqeyi daha nizamlı olur. Şüşə qırılana qədər düşdükdə və şüşə parçaları yerə səpələndikdə, molekulların mövqeyi nizamsız olur. Nizamlı bir vəziyyətə qayıtma ehtimalı o qədər azdır ki, şüşə molekullarının yenidən toplanmasını gözləmək mümkün deyil. İsti və soyuq bir cisimə toxunsaq, istilik isti cisimdən soyuq cisimə öz-özünə axacaq... isti cisimlərdə təsadüfi və tez hərəkət edən molekullar var, digər tərəfdən soyuq cisimləri təşkil edən molekulların hərəkəti çox sürətli deyil. Bu sürətlə hərəkət edən molekulların bir-birinə toqquşma və ya soyuq cisimə keçmə ehtimalı yavaş hərəkət edən molekulların şansından daha böyükdür... kim sürətlidirsə, o da onu alır 😉 istilik soyuq cisimdən isti cisimə keçə bilər, amma bunun baş vermə ehtimalı daha azdır.

Yuxarıdakı təsvirdəki mavi və qırmızı mərmərlər orijinal, müntəzəm düzülüşünə qayıda bilər. Lakin nizamlı düzülüşə qayıtmaq şansı daha azdır. Nizamsız düzülüşdə daha böyük şans var. Eynilə, qapalı qabda qazın yaşadığı sərbəst genişlənmə. Qabın iki kamerası var və burada iki kamera bir maneə ilə ayrılır. Əvvəlcə qaz sol kameradadır. Baryer qaldırıldıqda, qaz molekulları sağ kameraya axın edəcək. Sağ kamera boşdur, sol kamerada isə təsadüfi hərəkət edən molekullar var. Baryer qaldırıldıqda, molekulların boş kameraya keçmək şansı yüksəkdir. Molekullar iki kameralı qabın bütün həcmini doldurduqdan sonra, bütün molekulların yenidən sol kameranı doldurması mümkündürmü? Bu mümkündür, amma ehtimal çox azdır. Təkcə bir molda 6,02 x 10 var.²³ molekullar... bütün molekulların sol boşluqda olma ehtimalı milyonda 1-dir. Milyonda bir çox kiçik və demək olar ki, qeyri-mümkün bir ehtimaldır...

Termodinamikanın ikinci qanunu bizə deyir ki, kainatda baş verən hər bir proses ən çox ehtimal olunan prosesdir. Təbiətdəki bir prosesin (daha yüksək entropiyaya doğru) istiqaməti təsadüf və ya ehtimalla müəyyən edilir... nizamsızlığın baş vermə ehtimalı daha yüksəkdir və buna görə də baş vermə ehtimalı daha yüksəkdir...

Entropiya = zamanın oxu

Entropiya, zamanın hansı istiqamətdə keçdiyini bizə göstərdiyi üçün zamanın oxu da adlanır. Hər bir təbii prosesin istiqaməti nizamsızlığa doğrudur. Əksini, yəni nizamsızlığın özünün nizamlılığa çevrildiyini müşahidə etsək, hadisənin tərsinə çevrildiyini deyə bilərik. Döşəmədə səpələnmiş şüşə parçalarının yenidən toplanıb yenidən bütöv bir şüşə əmələ gətirdiyini görsək, hadisənin tərsinə çevrildiyini deyə bilərik. Bu, gündəlik həyatımızda heç vaxt baş vermir və baş versəydi, termodinamikanın ikinci qanununu pozardı. Bu halda, zaman heç vaxt geriyə doğru hərəkət etmir və nizamsızlıq heç vaxt avtomatik olaraq nizamlılığa doğru dəyişmir. Həyatımızda ən çox ehtimal olunan və daimi baş verən hadisə, nizamın həmişə nizamsızlığa doğru hərəkət etməsidir; zaman həmişə geriyə yox, irəliyə doğru hərəkət edir. Yaşlı bir insan körpəyə çevrilərsə, bunu anormal və termodinamikanın ikinci qanununun pozulması hesab edərdik.