Entropy nga Butang
Sa miaging diskusyon, atong gitun-an ang pipila ka espesipikong mga pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics. Kinahanglan nga matikdan nga kini nga mga espesipikong pahayag makapasabut lamang sa pipila ka dili mabalik nga mga proseso. Ang pahayag ni Clausius nagpatin-aw lamang sa pagbalhin sa kainit ug sa relasyon niini sa prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka refrigerator. Ang mga pahayag ni Kelvin ug Planck may kalabutan sa prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka refrigerator. makina sa kainitSa panguna, kining duha ka pahayag may kalabotan sa pagbalhin sa kainit. Daghan pang ubang dili mabalik nga mga proseso nga dili mapasabut gamit kining duha ka pahayag.
Ang espesipikong pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics dili makapasabot sa tanang dili mabalik nga mga proseso, busa kinahanglan nato ang mas kinatibuk-ang pahayag. Kini nga kinatibuk-ang pahayag gilauman nga makapasabot sa tanang dili mabalik nga mga proseso nga mahitabo sa uniberso. Ang kinatibuk-ang pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics gipormula lamang sa tunga-tunga sa ika-napulo ug siyam nga siglo, pinaagi sa usa ka kantidad nga gitawag og entropy (S). Ang entropy mahimong isipon nga usa ka sukod sa disorder. Ang kantidad sa entropy unang gipaila ni Clausius ug gikuha gikan sa Carnot cycle (usa ka hingpit nga heat engine). Sumala ni Clausius, ang gidak-on sa pagbag-o sa entropy nga nasinati sa usa ka sistema, kung ang sistema makadawat og dugang nga kainit (Q) sa usa ka kanunay nga temperatura, gipahayag sa equation:
Ang entropy usa ka kantidad nga naghulagway sa mikroskopikong kahimtang sa usa ka sistema ug busa dili direktang masukod. Atong gisusi lamang ang pagbag-o sa entropy. Parehas sa pagbag-o sa enerhiya sa usa ka sistema. unang balaod sa termodinamika.
Pananglitan nga pangutana 1:
Ang gidaghanon sa gas sa usa ka sudlanan moagi sa adiabatic expansion. Unsa ang pagbag-o sa entropy sa gas?
Panaghisgot
Atol sa prosesong adiabatic, walay kainit nga mosulod o mogawas sa sistema (gas). Tungod kay ang Q = 0 nan ΔS = 0. Ang entropy sa sistema dili mausab, nailhan usab nga constant. Kumusta man ang adiabatic compression? Parehas ra gihapon. Atol sa adiabatic compression, walay kainit nga mosulod o mogawas sa sistema (Q = 0). Busa, ang entropy sa sistema constant.
Pananglitan nga pangutana 2:
Ang usa ka Carnot engine nakadawat og 2000 J nga kainit sa 500 K, mitrabaho ug misalikway sa usa ka piho nga gidaghanon sa kainit sa 350 K. Tinoa ang gidaghanon sa kainit nga gisalikway ug ang kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy sa makina sulod sa usa ka siklo.
Panaghisgot
Kon ang sistema makadawat og kainit, ang Q positibo, kon ang sistema mopagawas og kainit, ang Q negatibo. Ang sistema para niini nga kaso kay usa ka Carnot engine.
Atol sa usa ka siklo, ang usa ka makina sa Carnot moagi sa duha ka mabaliktad nga proseso sa isothermal (isothermal expansion + isothermal compression) ug duha ka mabaliktad nga proseso sa adiabatic (adiabatic expansion ug adiabatic compression). Atol sa adiabatic expansion ug compression processes, walay kainit nga mosulod o mogawas sa sistema (Q = 0). Tungod kay Q = 0, ang pagbag-o sa entropy atol sa adiabatic process = 0.
Atol sa isothermal expansion, ang makina mosuhop og 2000 J nga kainit (Q) sa temperatura (T) nga 500 K. Tungod kay ang makina mosuhop og kainit, ang Q positibo. Ang pagbag-o sa entropy sa makina atol sa isothermal expansion mao ang:
Atol sa isothermal compression, ang makina mosalikway sa 1400 J nga kainit (Q) sa temperatura (T) nga 350 K. Tungod kay ang makina mosalikway sa kainit, ang Q adunay negatibo nga timaan. Ang pagbag-o sa entropy sa makina atol sa isothermal compression mao ang:
Kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0
Pananglitan nga pangutana 3:
Ang usa ka heat engine nakadawat og 600 Joules nga kainit (Q) sa temperatura nga 300 oC, nga nagabuhat ug trabaho ug nagpagawas ug usa ka piho nga gidaghanon sa kainit sa temperatura nga 100 oC. Tinoa ang gidaghanon sa kainit nga gisalikway ug ang kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy sa makina atol sa usa ka siklo…
Panaghisgot
TH = 300 K
QH = 600 J
TL = 100 K
QL =?
Atol sa usa ka siklo, ang usa ka makina sa Carnot moagi sa duha ka mabaliktad nga proseso sa isothermal (isothermal expansion + isothermal compression) ug duha ka mabaliktad nga proseso sa adiabatic (adiabatic expansion ug adiabatic compression). Atol sa adiabatic expansion ug compression processes, walay kainit nga mosulod o mogawas sa sistema (Q = 0). Tungod kay Q = 0, ang pagbag-o sa entropy atol sa adiabatic process = 0.
Atol sa isothermal expansion, ang makina mosuhop og 600 J nga kainit (Q) sa temperatura (T) nga 300 K. Tungod kay ang makina mosuhop og kainit, ang Q positibo. Ang pagbag-o sa entropy sa makina atol sa isothermal expansion mao ang:
Atol sa isothermal compression, ang makina mosalikway sa 200 J nga kainit (Q) sa temperatura (T) nga 100 K. Tungod kay ang makina mosalikway sa kainit, ang Q adunay negatibo nga timaan. Ang pagbag-o sa entropy sa makina atol sa isothermal compression mao ang:
Kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0
Gikan sa pananglitan nga pangutana numero 2 ug pananglitan nga pangutana numero 3, makita nga ang kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy para sa usa ka mabalik nga proseso = 0. Sa ato pa, sa usa ka mabalik nga proseso, ang kinatibuk-ang entropy kanunay nga makanunayon.
Pananglitan nga pangutana 4:
Ang 2 kg nga ice cube adunay temperatura nga 0 oC. Ang mga ice cube gibutang sa usa ka sudlanan ug gipauga sa adlaw. Tungod kay nakadawat sila og dugang kainit gikan sa hangin ug sa adlaw, ang yelo natunaw. Tinoa ang pagbag-o sa entropy sa yelo. (Ang kainit sa pagsagol sa tubig = 3,34 x 105 J/Kg)
Panaghisgot
Misa sa yelo = 2 kg
Temperatura sa yelo = 0 oC + 273 = 273 K
Kainit sa pagsagol sa tubig = 3,34 x 105 J/Kg
Ang kainit nga gikinahanglan aron matunaw ang 2 kg nga yelo ngadto sa tubig:
Q = mL
Q = (2 kg)(3,34 x 105 J/Kg)
Q = 6,68 x 105 J
Q = 668 x 103 J
Atol sa proseso sa pagkatunaw (yelo ngadto sa tubig), ang temperatura kanunay. Tungod kay ang temperatura kanunay, ang pagbag-o sa entropy sa yelo gikalkulo.
Pananglitan nga pangutana 5:
Usa ka baso nga tubig sa temperatura nga 26 oC nga gisagol sa usa ka baso nga tubig sa temperatura nga 22 oC. Kon ang masa sa tubig sa baso = 2 kg, tinoa ang pagbag-o sa entropy sa tubig. Hunahunaa nga ang init nga tubig ug bugnaw nga tubig gisagol sa usa ka sirado ug maayo ang insulasyon nga sudlanan. Ang pagbalhin sa kainit usa ka dili mabalik nga proseso.
Panaghisgot
Espesipikong kainit sa tubig (c) = 4180 J/Kg Co
Misa sa tubig = 2 Kg (parehas nga misa sa tubig).
Tungod kay parehas ang masa sa tubig, ang katapusang temperatura sa sagol = 24 oC (26 oC + 22 oC / 2 = 48 oC / 2 = 24 oC).
Ang gidaghanon sa kainit nga gipagawas sa init nga tubig kung ang temperatura niini moubos gikan sa 26 oC - 24 oC:
Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg Co)(26 oC - 24 oC) = (2 Kg)(4180 J/kg Co)(2 oC) = 16720 J
Ang gidaghanon sa kainit nga masuhop sa bugnaw nga tubig kon ang temperatura niini motaas gikan sa 22 o C – 24 o C:
Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg Co)(24 oC - 22 oC) = (2 kg)(4180 J/kg Co)(2 oC) = 16720 J
Kinatibuk-ang pagbag-o sa entropy = Pagbag-o sa entropy sa init nga tubig + pagbag-o sa entropy sa bugnaw nga tubig
Aberids nga temperatura sa init nga tubig = (26 oC + 24 oC) / 2 = 50 oC / 2 = 25 oC ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K
Aberids nga temperatura sa bugnaw nga tubig = (22 oC + 24 oC) / 2 = 46 oC / 2 = 23 oC ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K
Ang init nga tubig mopagawas ug kainit, busa ang Q negatibo. Sa laing bahin, ang bugnaw nga tubig mosuhop ug kainit, busa ang Q positibo. Hinumdumi ang Q sign convention (unang balaod sa thermodynamics).
Δ S Total = Δ S init nga tubig + Δ S bugnaw nga tubig
Δ S Total = - 56,107 J/K + 56,486 J/K
Δ S Total = 0,379 J/K
Ang kinatibuk-ang entropy motaas og 0,379 J/K
Bisan tuod ang entropy sa pipila ka bahin sa sistema mikunhod (-56,107 J/K), ang entropy sa pipila ka bahin sa sistema misaka sa mas dako nga kantidad (+ 56,486 J/K) mao nga ang kinatibuk-ang entropy kanunay nga motaas (+ 0,379 J/K).
Ang pagtaas sa kinatibuk-ang entropy sa usa ka dili mabalik nga proseso dili lamang magamit sa pagbalhin sa kainit tali sa init ug bugnaw nga sagol nga tubig nga among gisusi sa ibabaw, apan magamit usab sa tanan nga mga kaso nga gitun-an sa mga siyentista. Ang kinatibuk-ang entropy kanunay nga magpabilin nga makanunayon kung ang proseso mabalik. Kung ang proseso dili mabalik, ang kinatibuk-ang entropy kanunay nga motaas.
Sa laktod nga pagkasulti, ang tanang natural nga proseso sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi dili mabalik, busa ang kinatibuk-ang entropy dili kalikayan nga motaas. Kini nga kamatuoran gisumada sa mosunod nga linya:
Sa usa ka dili mabalik nga proseso, ang kinatibuk-ang entropy sa sistema ug sa palibot niini kanunay nga motaas.
Kining italicized sentence usa ka kinatibuk-ang pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics. Ang ikaduhang balaod sa thermodynamics medyo lahi sa ubang mga balaod sa pisika. Kasagaran, ang mga balaod sa pisikal gipahayag isip mga equation (pananglitan, mga balaod ni Newton) o isip mga balaod sa konserbasyon (pananglitan, ang balaod sa konserbasyon sa enerhiya).
Ang entropy usa ka sukod sa kagubot
Ang entropy mahimong isipon nga sukod sa kagubot. Mahitungod sa kinatibuk-ang pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics, ang kagubot lagmit nga modaghan sa mga proseso nga dili na mabalik. Sa ato pa, ang matag proseso nga dili na mabalik mosangpot sa usa ka kahimtang sa kagubot. Ang kahulugan sa kagubot dinhi mahimong dili klaro, busa kini ipasabut gamit ang mga pananglitan sa mga proseso nga dili na mabalik nga mahitabo sa adlaw-adlaw nga kinabuhi.
Importante nga matikdan nga ang konsepto sa entropy sa sinugdanan nalangkit lamang sa dili mabalik nga mga proseso nga naglambigit sa mga pagbag-o sa porma sa enerhiya ug pagbalhin sa enerhiya. Human kini buhian gikan sa punoan niini ug mahulog nga gawasnon hangtod nga kini mahulog sa yuta, ang mangga dili gyud modausdos pataas. Ang usa ka libro nga atong itulod ug dayon mohunong dili gyud mobalik kanato. Kini ang pipila ka mga pananglitan sa dili mabalik nga mga proseso nga may kalabotan sa mga pagbag-o sa porma sa enerhiya ug ang pagbalhin sa enerhiya gikan sa usa ka butang ngadto sa lain. Kini nga mga proseso mahitabo lamang sa usa ka direksyon, apan dili gayud sa kaatbang nga direksyon. Ang mangga dili gyud modausdos pataas sa iyang kaugalingon tungod kay enerhiya sa sulod nabag-o ngadto sa kinetikong enerhiyaAng libro dili gyud modausdos padulong kanato tungod kay ang kainit nga namugna sa friction nakabig ngadto sa kinetic energy.
Ang dili mabalik nga mga proseso nga mahitabo sa uniberso dili lamang may kalabutan sa mga pagbag-o sa mga porma sa enerhiya ug pagbalhin sa enerhiya. Human matawo, kita motubo ngadto sa mga masuso, mga bata, mga tin-edyer, mga hamtong, unya matigulang ug madunot ug sa katapusan mamatay 😉 Nakakita ka na ba og tigulang nga nahimong bata? Wala gyud… Ang cellphone nga atong gigamit mahimong walay pulos ug madaot sa paglabay sa panahon… Ang usa ka bag-ong sakyanan nga sa sinugdanan hapsay ug gamhanan mahimong dili kaayo hapsay ug maluya human nimo kini gamiton sulod sa pipila ka tuig. Nakakita ka na ba og daan nga sakyanan nga kalit nga nahimong bag-o pag-usab? O ang imong paborito nga cellphone mahimong mas hapsay ug mas maayo matag adlaw? Wala gyud… Human magamit, ang cellphone mahimong walay pulos ug madaot. Ang mga sakyanan parehas ra… Kini ang pipila ka mga pananglitan sa dili mabalik nga mga proseso nga walay kalabotan sa mga pagbag-o sa mga porma sa enerhiya ug pagbalhin sa enerhiya…. Karon, human makaamgo nga ang tanan nga natural nga mga proseso nga mahitabo sa uniberso dili mabalik, ang konsepto sa entropy nahimong mas lapad. Ang diskusyon dili lamang naglangkob sa mga proseso sa thermodynamic apan naglakip usab sa daghang uban pang dili mabalik nga mga proseso sa uniberso.
Karon atong hisgutan ang pipila ka dili mabalik nga mga proseso nga mahitabo sa adlaw-adlaw nga kinabuhi. Una, atong hisgotan ang usa ka yano nga dili mabalik nga proseso. Kini usa lamang ka pasiuna, aron masabtan nimo ang konsepto sa entropy ug ang relasyon niini sa dili mabalik nga mga proseso.
Pananglitan, pananglit naa kay daghang pula ug asul nga mga marmol. Ang mga marmol gibutang sa usa ka sudlanan. Ang asul nga mga marmol hapsay nga gihan-ay sa ubos, samtang ang pula nga mga marmol hapsay nga gihan-ay sa ibabaw (wala nga hulagway). Ang pagkahan-ay sa imong mga marmol sa sudlanan morag hapsay kaayo tan-awon… Ang ubos puro asul, ang ibabaw puro pula.
Sunod, imong uyogon o uyogon ang sudlanan pataas ug paubos. Tungod kay ang sudlanan gibalhin pataas ug paubos, ang pagkahan-ay sa mga marmol nga sa sinugdanan regular kaayo mausab ngadto sa dili regular pag-usab (tuo nga hulagway). Ang pula ug asul nga mga marmol gisagol 😉 Kon mas uyogon nimo kini, ang pagkahan-ay sa mga marmol mahimong mas dili regular… Posible ba nga human uyogon, ang pagkahan-ay sa mga marmol mahimong regular sama sa kaniadto? Imposible… Palihug pamatud-i kini kung dili ka motuo niini. Imposible nga ang mga marmol mahimong regular sama sa kaniadto… Kini usa ka ehemplo sa usa ka dili mabalik nga proseso. Human makasinati og usa ka dili mabalik nga proseso, ang pagkahan-ay sa mga marmol nga sa sinugdanan regular kaayo mausab ngadto sa dili regular. Ang pagka-regular nausab ngadto sa pagka-irregular…
Mao usab kini ang mahitabo sa ubang dili mabalik nga mga proseso. Kung atong hikapon ang usa ka init nga butang ug usa ka bugnaw nga butang, ang kainit awtomatikong moagos gikan sa init nga butang ngadto sa bugnaw nga butang… Ang kainit mohunong sa pag-agos human ang duha ka butang nga nagkontak makaabot sa parehas nga temperatura. Kini nga proseso dili mabalik… Aw, sa sinugdanan kita adunay duha ka kahikayan sa mga molekula, nga mao ang mga molekula nga adunay dako nga average kinetic energy (ang mga molekula nga naglangkob sa init nga butang) ug mga molekula nga adunay gamay nga average kinetic energy (ang mga molekula nga naglangkob sa bugnaw nga butang). Human ang init nga butang ug ang bugnaw nga butang makaabot sa parehas nga temperatura (ang mga molekula adunay parehas nga average kinetic energy), dili na nato mailhan ang duha ka kahikayan sa mga molekula. Ang kahikayan sa mga molekula nga sa sinugdanan regular mausab ngadto sa dili regular. Parehas sa kahikayan sa mga marmol sa ibabaw… Human ang duha ka butang makaabot sa parehas nga temperatura, ang regular nga kahikayan sa mga molekula mausab ngadto sa iregularidad (ang iregularidad modaghan tungod sa dili mabalik nga pagbalhin sa kainit).
Dugang pa, ang pag-agos sa kainit gikan sa usa ka init nga butang ngadto sa usa ka bugnaw nga butang mahimong isipon nga pag-agos sa kainit gikan sa usa ka rehiyon nga taas ang temperatura ngadto sa usa ka rehiyon nga ubos ang temperatura sa usa ka heat engine. Ang pag-agos sa kainit gikan sa usa ka rehiyon nga taas ang temperatura ngadto sa usa ka rehiyon nga ubos ang temperatura nagtugot sa usa ka heat engine sa paghimo og trabaho. Ang usa ka heat engine dili makahimo og trabaho kung wala ang pag-agos sa kainit. Busa, makatukod kita og relasyon tali sa gidak-on sa disorder ug sa abilidad sa paghimo og trabaho. Human makaabot sa parehas nga temperatura, wala nay pag-agos sa kainit gikan sa init nga butang ngadto sa bugnaw nga butang (modaghan ang disorder). Tungod kay ang pagkawala sa pag-agos sa kainit makapugong sa usa ka heat engine sa paghimo og trabaho, makaingon kita nga ang usa ka sistema nga dili makahimo og trabaho adunay taas nga disorder, samtang ang usa ka sistema nga makahimo og trabaho adunay ubos nga disorder…
Gikan niining mga resulta, makahimo kita og mga konklusyon mahitungod sa relasyon tali sa mga porma sa enerhiya ug sa sukod sa kagubot. Sa panguna, ang porma sa enerhiya nga magamit sa pagbuhat og trabaho mao ang potensyal nga enerhiya. Ang potensyal nga enerhiya sa grabidad sa tubig magamit sa paglihok sa usa ka turbine. Ang potensyal nga enerhiya sa kemikal sa lana magamit sa paglihok sa usa ka sakyanan. Ang potensyal nga enerhiya sa kemikal sa atong mga lawas magamit sa pagbuhat og trabaho, pagbiyahe, pagtuon… Ang potensyal nga enerhiya sa grabidad sa mangga magamit sa pag-ayo sa usa ka leak sa atop sa usa ka balay 😉 Tungod kay ang mapuslanon nga mga porma sa enerhiya magamit sa pagbuhat og trabaho, makaingon kita nga ang mapuslanon nga mga porma sa enerhiya mas hapsay, samtang ang walay pulos nga mga porma sa enerhiya mas walay ayo. Ang mga porma sa walay pulos nga enerhiya mao ang internal nga enerhiya ug kainit… Human mahulog sa yuta, ang mangga dili na gayud modausdos pataas pag-usab tungod kay ang internal nga enerhiya nakabig ngadto sa kinetic energy…
Human nato itulod ang libro, molihok ang libro. Ang presensya sa friction makapahunong sa libro sa paglihok… Niini nga kaso, ang kinetic energy sa libro nausab ngadto sa kainit (ang kainit motumaw tungod sa friction). Sa tinuod lang, ang libro nga anaa niini wala gihapon mobalik kanato tungod kay ang kainit nausab ngadto sa kinetic energy… Kining duha ka ehemplo nagpakita nga ang kainit duha ka walay pulos nga porma sa enerhiya. Ang walay pulos nga porma sa enerhiya dili magamit sa pagbuhat og trabaho. Busa, makaingon kita nga ang kainit ug internal nga enerhiya adunay taas nga irregularity…
Sa panguna, ang proseso sa pag-usab sa porma sa enerhiya, gikan sa mapuslanong porma sa enerhiya ngadto sa walay pulos nga porma sa enerhiya kanunay nga nagdugang sa kagubot… Sa slang, ang entropy kanunay nga nagdugang sa panahon sa proseso sa pag-usab sa porma sa enerhiya… Tungod kay ang entropy kanunay nga nagdugang sa paglabay sa panahon, ang tanan nga mapuslanong porma sa enerhiya mausab ngadto sa walay pulos nga mga porma. Ang enerhiya kanunay nga matipigan sa proseso sa pag-usab sa porma sa enerhiya, apan ang porma sa enerhiya nga hapsay ug magamit sa pagbuhat sa trabaho mausab ngadto sa dili regular nga porma ug dili magamit sa pagbuhat sa trabaho…
Entropy ug estadistika
Kaniadto, atong gihisgutan nga ang entropy usa ka sukod sa disorder. Ang matag dili mabalik nga proseso mosangpot sa usa ka kahimtang sa taas nga disorder. Kini nga ideya daw abstract ug dili klaro. Aron mas masabtan ang konsepto sa entropy, mahimo natong gamiton ang statistical approach. Ang pagsabot sa konsepto sa entropy gamit ang statistical approach unang gigamit ni Ludwig Boltzmann (1844–1906).
Sa sinugdanan niining artikulo, gipasabot nga ang entropy usa ka kantidad nga naghulagway sa mikroskopikong kahimtang sa usa ka sistema. Ang mga kantidad nga naghulagway sa mga macroscopic nga kahimtang mahimong direktang mahibal-an, apan ang mga kantidad nga naghulagway sa mga microscopic nga kahimtang dili. Aron masabtan ang mikroskopikong kahimtang, atong susihon ang relasyon tali sa macroscopic ug microscopic nga mga kahimtang.
Duna kay usa ka gatos ka rupiah nga sensilyo? Ang usa ka gatos ka rupiah nga sensilyo adunay duha ka kilid: ang usa ka kilid naghulagway sa langgam nga Garuda ug ang pikas nga kilid naghulagway sa pulong nga 100 rupiah. Pananglitan, kon duna kay upat ka gatos ka rupiah nga sensilyo… kon imong ilabay ang tanang upat ka gatos ka rupiah nga sensilyo sa salog, adunay lima ka lain-laing resulta sa usa ka paglabay:
Una, makita ang tanang mga hulagway sa langgam nga Garuda (4 ka mga hulagway);
Ikaduha, 3 ka hulagway sa langgam nga Garuda ang makita, 1 ka sinulat nga tag usa ka gatos ka rupiah (3 ka hulagway, 1 ka sinulat);
Ikatulo, 2 ka hulagway sa langgam nga Garuda ang makita, 2 ka pulong nga usa ka gatos ka rupiah (2 ka hulagway, 2 ka pulong);
Ikaupat, 1 ka hulagway sa langgam nga Garuda ang makita, 3 ka pulong nga usa ka gatos ka rupiah ang makita (1 ka hulagway, 3 ka pulong);
Ikalima, ang mga pulong nga usa ka gatos ka rupiah makita (4 ka pulong)…
Atong gitawag kining lima ka posibleng mga imahe o sinulat nga mga macroscopic nga estado (macro = dako). Sa laing bahin, kon atong irepresentar ang upat ka sensilyo isip mga imahe o sinulat, atong gipahayag ang mga microscopic nga estado (micro = gamay).
Sa usa ka paglabay, adunay 16 ka posibleng mikroskopikong estado (Matag sensilyo adunay duha ka tsansa. Upat ka sensilyo adunay 16 ka tsansa = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Ang pinakadako nga posibilidad mao nga 2 ka litrato ug 2 ka sinulat ang makita (Adunay 6 ka posibleng mikroskopikong estado gikan sa kinatibuk-an nga 16 ka mikroskopikong estado - 6/16 x 100% = 37,5%). Sa laing bahin, ang pinakagamay nga posibilidad mao nga 4 ka litrato o 4 ka sinulat ang makita (Matag usa adunay 1 ka posibleng mikroskopikong estado - 1/16 x 100% = 6,25%). Ang atong gihisgutan dinhi mao lamang ang tsansa o probabilidad... Kung maglabay kita og mga sensilyo og 16 ka beses, dili sigurado nga 2 ka litrato ug 2 ka sinulat ang makita og 6 ka beses. Apan kung maglabay kita og mga sensilyo og liboan ka beses, ang posibilidad nga 2 ka litrato ug 2 ka sinulat ang makita mahimong moabot sa 37,5%.
Mas maayo nga pamatud-an kini... Palihug iitsa ang upat ka gatos ka rupiah nga mga sensilyo sa 100 ka beses (1000 ka beses kung mahimo 😉). Irekord ang datos nga nakuha sa usa ka itsa... Human sa pag-itsa sa mga sensilyo sa 100 ka beses, imong makita nga 2 ka imahe ug 2 ka sinulat ang labing kanunay nga makita. Kon mas daghan ang gidaghanon sa mga itsa, ang posibilidad nga makakuha og 2 ka imahe ug 2 ka sinulat hapit sa 37,5% sa kinatibuk-ang gidaghanon sa mga itsa.
Kaniadto 4 ra ka sensilyo ang atong gitan-aw. Kon atong dugangan ang gidaghanon sa mga sensilyo, modaghan usab ang gidaghanon sa mga mikroskopikong estado. Pananglitan, naa tay 100 ka sensilyo… Sa usa ka paglabay, naa'y 2 100 = 1,27 x 10 30 ka posibleng mikroskopikong estado… Ang pinakadako nga posibilidad mao nga 50 ka hulagway ug 50 ka sinulat ang makita (Adunay 1,01 x 10 29 ka posibleng mikroskopikong estado gikan sa kinatibuk-an nga 1,27 x 10 30 ka mikroskopikong estado). Sa laing bahin, ang pinakagamay nga posibilidad mao nga 100 ka hulagway o 100 ka sinulat ang makita (Ang matag usa adunay 1 ra ka posibleng mikroskopikong estado gikan sa kinatibuk-an nga 1,27 x 10 30 ka mikroskopikong estado). Gamay ra kaayo ug halos imposible… Kon naa tay 1000 ka sensilyo, ang posibilidad nga makita ang 1000 ka hulagway o 1000 ka sinulat siyempre mas gamay pa ug mas imposible.
Aron ma-relate kini sa konsepto sa entropy, atong mahunahuna nga ang tanang imahe o ang tanang teksto anaa sa hapsay nga pagkahan-ay, samtang ang katunga sa mga imahe ug katunga sa teksto anaa sa dili regular nga pagkahan-ay. Kon mas daghan ang gidaghanon sa mga sinsilyo, mas gamay ang posibilidad o tsansa nga makakuha og hapsay nga pagkahan-ay (ang tanang imahe o ang tanang teksto), ug kini halos imposible. Sa laing bahin, ang dili regular nga pagkahan-ay (katunga sa mga imahe ug katunga sa teksto) adunay mas dako nga posibilidad o tsansa. Gikan niini nga resulta, makita nga ang dili regular nga pagkahan-ay suod nga nalambigit sa posibilidad. Ang labing lagmit nga kahimtang mao ang dili regular nga kahimtang, samtang ang labing dili lagmit nga kahimtang mao ang hapsay nga kahimtang.
Ang kinatibuk-ang pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics, nga atong gihisgutan ganina, nag-ingon nga ang entropy, o disorder, kanunay nga motaas sa matag dili mabalik nga proseso. Kini nga pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics masabtan isip usa ka probability statement. Kini nagpasabot nga ang matag proseso nga nahitabo sa uniberso mao ang adunay pinakadako nga probability o opportunity. Ang ikaduhang balaod sa thermodynamics wala magdili sa pagkunhod sa entropy sa matag dili mabalik nga proseso, apan ang probability gamay ra kaayo, halos imposible. Sa laing bahin, ang pagtaas sa entropy adunay mas dako nga probability. Ang gidaghanon sa mga sentimos nga atong gisusi ganina kay 100 lang… sa tinuod lang, adunay 6,02 x 1023 mga molekula… dako kaayo ni nga numero. Ang posibleng mikroskopikong mga estado niini nga numero siyempre dako kaayo, busa ang bisan unsang han-ay adunay gamay kaayo, hapit imposible, nga tsansa…
Kon atong ihulog ang usa ka baso sa salog, ang mga tipik sa bildo nga nagkatag sa salog mahimong magtapok pag-usab ug mahimong usa ka tibuok nga bildo sama sa kaniadto. Apan ang posibilidad nga kini mahitabo gamay ra kaayo nga imposible… kon ang bildo wala pa mabuak, ang posisyon sa mga molekula mas hapsay. Kon ang bildo mahulog hangtod nga kini mabuak mao nga ang mga tipik sa bildo magkatag sa yuta, ang posisyon sa mga molekula mahimong dili hapsay. Ang posibilidad nga makabalik sa usa ka hapsay nga posisyon gamay ra kaayo nga imposible nga magdahom nga ang mga molekula sa bildo magtapok pag-usab. Kon atong hikapon ang usa ka init nga butang ug usa ka bugnaw nga butang, ang kainit moagos nga mag-inusara gikan sa init nga butang ngadto sa bugnaw nga butang… ang init nga mga butang adunay mga molekula nga molihok nga random ug paspas, sa laing bahin ang paglihok sa mga molekula nga naglangkob sa bugnaw nga mga butang dili kaayo paspas. Ang posibilidad nga kini nga mga paspas nga naglihok nga mga molekula magbangga sa usag usa o motabok sa bugnaw nga butang mas dako kaysa sa posibilidad nga ang mga molekula nga hinay nga molihok… bisan kinsa ang paspas makakuha niini 😉 ang kainit mahimong mobalhin gikan sa usa ka bugnaw nga butang ngadto sa usa ka init nga butang, apan ang posibilidad nga kini mahitabo mas gamay.
Ang asul ug pula nga mga marmol sa ilustrasyon sa ibabaw mahimong mobalik sa ilang orihinal ug regular nga pagkahan-ay. Apan ang tsansa nga makabalik sa usa ka hapsay nga pagkahan-ay mas gamay. Ang usa ka dili hapsay nga pagkahan-ay adunay mas dako nga tsansa. Ingon man usab, ang libre nga pagpalapad nga nasinati sa gas sa usa ka sirado nga sudlanan. Ang sudlanan adunay duha ka lawak, diin ang duha ka lawak gibulag sa usa ka babag. Sa sinugdanan, ang gas naa sa wala nga lawak. Kung tangtangon ang babag, ang mga molekula sa gas magpunsisok sa tuo nga lawak. Ang tuo nga lawak walay sulod, samtang ang wala nga lawak adunay mga molekula nga naglihok nga random. Kung tangtangon ang babag, ang mga molekula adunay taas nga tsansa nga motabok ngadto sa walay sulod nga lawak. Human mapuno sa mga molekula ang tibuok nga gidaghanon sa sudlanan nga adunay duha ka lawak, posible ba nga ang tanan nga mga molekula mapuno pag-usab ang wala nga lawak? Posible, apan ang posibilidad gamay ra kaayo. Sa usa ka nunal lamang, adunay 6,02 x 1023 mga molekula… ang posibilidad nga ang tanang molekula naa sa wala nga bahin kay 1 sa usa ka milyon. Ang usa sa usa ka milyon usa ka gamay kaayo ug hapit imposible nga posibilidad…
Ang ikaduhang balaod sa thermodynamics nagsulti kanato nga ang matag proseso nga nahitabo sa uniberso mao ang labing lagmit nga proseso. Ang direksyon diin ang usa ka proseso sa kinaiyahan nagpadayon (padulong sa mas taas nga entropy) gitino sa sulagma o posibilidad… ang kagubot adunay mas dako nga posibilidad nga mahitabo ug busa mas lagmit nga mahitabo…
Entropy = pana sa oras
Ang entropy gitawag usab nga pana sa panahon tungod kay kini nagsulti kanato sa direksyon sa pag-agi sa panahon. Ang direksyon sa matag natural nga proseso padulong sa kagubot. Kon atong maobserbahan ang sukwahi, nga mao, ang kagubot mismo nga nahimong kahusay, atong masulti nga ang panghitabo nabaliktad. Kon atong makita ang nagkatag nga mga tipik sa bildo sa salog nga nagtigom pag-usab ug nahimong usa ka tibuok nga bildo pag-usab, atong masulti nga ang panghitabo nabaliktad. Dili kini mahitabo sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi, ug kon kini mahitabo, kini makalapas sa ikaduhang balaod sa thermodynamics. Niini nga kaso, ang panahon dili gayud mobalhin paatras ug ang kagubot dili awtomatikong mausab ngadto sa kahusay. Ang labing lagmit ug kanunay nga panghitabo sa atong kinabuhi mao nga ang kahusay kanunay nga mobalhin padulong sa kagubot; ang panahon kanunay nga mobalhin paabante, dili paatras. Kon ang usa ka tigulang nga tawo mahimong usa ka bata, atong isipon kini nga abnormal ug usa ka paglapas sa ikaduhang balaod sa thermodynamics.
