Mea Entropy
Ma ke kūkākūkā ma mua, ua aʻo mākou i kekahi mau ʻōlelo kikoʻī o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics. Pono e hoʻomaopopo ʻia e hiki i kēia mau ʻōlelo kikoʻī ke wehewehe wale i kekahi mau kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. ʻO ka ʻōlelo a Clausius e wehewehe wale ana i ka hoʻoili wela a me kona pilina me ke kumumanaʻo hana o nā pahu hau. Pili nā ʻōlelo Kelvin lāua ʻo Planck i ke kumumanaʻo hana o nā mīkini wela . ʻO ke kumu, pili kēia mau ʻōlelo ʻelua i ka hoʻoili wela. Nui nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia ʻaʻole hiki ke wehewehe ʻia me ka hoʻohana ʻana i kēia mau ʻōlelo ʻelua.
ʻAʻole hiki i ka ʻōlelo kikoʻī o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics ke wehewehe i nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau, no laila pono mākou i kahi ʻōlelo laulā. Manaʻo ʻia kēia ʻōlelo laulā e wehewehe i nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau e hana ʻia ana ma ke ao holoʻokoʻa. Ua hoʻokumu wale ʻia ka ʻōlelo laulā o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics i ka waena o ke kenekulia ʻumikūmāiwa, ma o kahi nui i kapa ʻia ʻo entropy (S). Hiki ke manaʻo ʻia ʻo Entropy he ana o ka haunaele. Ua hoʻolauna mua ʻia ka nui o ka entropy e Clausius a loaʻa mai ka pōʻaiapuni Carnot (kahi mīkini wela kūpono). Wahi a Clausius, ʻo ka nui o ka loli o ka entropy i ʻike ʻia e kahi ʻōnaehana, i ka wā e loaʻa ai i ka ʻōnaehana ka wela hou (Q) ma kahi mahana mau, ua hōʻike ʻia e ka hoohalike:
ʻO ka entropy kahi nui e wehewehe ana i ke kūlana microscopic o kahi ʻōnaehana a no laila ʻaʻole hiki ke ana pololei ʻia. Ke nānā wale nei mākou i ka loli o ka entropy. Ua like ia me ka loli o ka ikehu ma ke kānāwai mua o ka thermodynamics.
Laʻana nīnau 1:
ʻO ka nui o ke kinoea i loko o kahi pahu e hana ana i ka hoʻonui adiabatic. He aha ka loli o ka entropy o ke kinoea?
Pahana
I ka wā o ke kaʻina hana adiabatic, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (kinoea). ʻOiai ʻo Q = 0, Δ S = 0. Noho mau ka entropy o ka ʻōnaehana. Pehea e pili ana i ka hoʻopili adiabatic? Ua like nō ia. I ka wā o ka hoʻopili adiabatic, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (Q = 0). No laila, ua mau ka entropy o ka ʻōnaehana.
Laʻana nīnau 2:
Loaʻa i kahi ʻenekini Carnot he 2000 J o ka wela ma 500 K, hana a hōʻole i kahi nui o ka wela ma 350 K. E hoʻoholo i ka nui o ka wela i hōʻole ʻia a me ka loli entropy holoʻokoʻa i loko o ka ʻenekini i hoʻokahi pōʻaiapuni.
Pahana
Inā loaʻa ka wela i ka ʻōnaehana, maikaʻi ʻo Q, inā hoʻokuʻu ka ʻōnaehana i ka wela, maikaʻi ʻole ʻo Q. ʻO ka ʻōnaehana no kēia hihia he ʻenekini Carnot.
I loko o hoʻokahi pōʻaiapuni, hana kahi ʻenekini Carnot i ʻelua mau kaʻina hana isothermal hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui isothermal + compression isothermal) a me ʻelua mau kaʻina hana adiabatic hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui adiabatic a me ka compression adiabatic). I ka wā o ka hoʻonui adiabatic a me nā kaʻina hana compression, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (Q = 0). No ka mea ʻo Q = 0, ʻo ka loli o ka entropy i ka wā o ke kaʻina hana adiabatic = 0.
I ka wā o ka hoʻonui isothermal, hoʻopili ka ʻenekini i 2000 J o ka wela (Q) ma kahi mahana (T) o 500 K. No ka mea, hoʻopili ka ʻenekini i ka wela, maikaʻi ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy o ka ʻenekini i ka wā o ka hoʻonui isothermal:
I ka wā o ka hoʻopili isothermal, hōʻole ka ʻenekini i 1400 J o ka wela (Q) ma kahi mahana (T) o 350 K. No ka mea, hōʻole ka ʻenekini i ka wela, he hōʻailona maikaʻi ʻole ko Q. ʻO ka loli o ka entropy o ka ʻenekini i ka wā o ka hoʻopili isothermal:
Ka loli entropy holoʻokoʻa = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0
Laʻana nīnau 3:
Loaʻa i kahi ʻenekini wela he 600 Joules o ka wela (Q) ma ka mahana o 300 o C, hana a hōʻole i kahi nui o ka wela ma ka mahana o 100 o C. E hoʻoholo i ka nui o ka wela i hōʻole ʻia a me ka loli entropy holoʻokoʻa i loko o ka ʻenekini i hoʻokahi pōʻaiapuni...
Pahana
T H = 300 K
Q H = 600 J
T L = 100 K
Q L = ?
I loko o hoʻokahi pōʻaiapuni, hana kahi ʻenekini Carnot i ʻelua mau kaʻina hana isothermal hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui isothermal + compression isothermal) a me ʻelua mau kaʻina hana adiabatic hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui adiabatic a me ka compression adiabatic). I ka wā o ka hoʻonui adiabatic a me nā kaʻina hana compression, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (Q = 0). No ka mea ʻo Q = 0, ʻo ka loli o ka entropy i ka wā o ke kaʻina hana adiabatic = 0.
I ka wā o ka hoʻonui isothermal, hoʻopili ka ʻenekini i 600 J o ka wela (Q) ma kahi mahana (T) o 300 K. No ka mea, hoʻopili ka ʻenekini i ka wela, maikaʻi ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy o ka ʻenekini i ka wā o ka hoʻonui isothermal:
I ka wā o ka hoʻopili isothermal, hōʻole ka ʻenekini i 200 J o ka wela (Q) ma kahi mahana (T) o 100 K. No ka mea, hōʻole ka ʻenekini i ka wela, he hōʻailona maikaʻi ʻole ko Q. ʻO ka loli o ka entropy o ka ʻenekini i ka wā o ka hoʻopili isothermal:
Ka loli entropy holoʻokoʻa = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0
Mai ka laʻana nīnau helu 2 a me ka laʻana nīnau helu 3, ʻike ʻia ʻo ka loli entropy holoʻokoʻa no kahi kaʻina hana hoʻohuli = 0. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, i loko o kahi kaʻina hana hoʻohuli, ua mau ka entropy holoʻokoʻa.
Laʻana nīnau 4:
He 0 ° C ka mahana o kahi pahu hau 2 kg. Hoʻokomo ʻia ka pahu hau i loko o kahi pahu a hōʻike ʻia i ka lā. Ma muli o ka wela hou mai ka lewa a me ka lā, heheʻe ka hau. E hoʻoholo i ka loli o ka entropy o ka hau. (ʻO ka wela o ka fusion o ka wai = 3,34 x 105 J /Kg)
Pahana
Ka nui o ka hau = 2 kg
Mahana hau = 0 o C + 273 = 273 K
Ka wela o ka hoʻohui ʻana o ka wai = 3,34 x 105 J/Kg
ʻO ka wela e pono ai e hoʻoheheʻe i 2 kg o ka hau i loko o ka wai:
Q = mL
Q = (2 kg)(3,34 x 105 J /Kg)
Q = 6,68 x 10 5 J
Q = 668 x 10 3 J
I ka wā o ke kaʻina hana hoʻoheheʻe (ka hau i ka wai), ua mau ka mahana. Ma muli o ka mau o ka mahana, ua helu ʻia ka loli o ka entropy o ka hau.
Laʻana nīnau 5:
Ua hui ʻia kekahi kīʻaha wai ma 26 o C me kekahi kīʻaha wai ma 22 o C. Inā ʻo ke kaumaha o ka wai i loko o ke kīʻaha = 2 kg, e hoʻoholo i ka loli o ka entropy o ka wai. Manaʻo ʻia ua hui pū ʻia ka wai wela a me ka wai anuanu i loko o kahi pahu pani a pale maikaʻi ʻia. He hana hoʻihoʻi ʻole ka hoʻoili wela.
Pahana
Ka wela kikoʻī o ka wai (c) = 4180 J/Kg C o
Ka nui o ka wai = 2 Kg (ka nui like o ka wai).
ʻOiai ua like ke kaumaha o ka wai, ʻo ka mahana hope loa o ka hui ʻana = 24 o C (26 o C + 22 o C / 2 = 48 o C / 2 = 24 o C).
ʻO ka nui o ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ka wai wela ke emi kona mahana mai 26 o C - 24 o C:
Q = mc Δ T = (2 kg)(4180 J/kg C o )(26 o C – 24 o C) = (2 Kg)(4180 J/kg C o )(2 o C) = 16720 J
ʻO ka nui o ka wela i omo ʻia e ka wai anuanu ke piʻi kona mahana mai 22 o C - 24 o C:
Q = mc Δ T = (2 kg)(4180 J/kg C o )(24 o C – 22 o C) = (2 kg)(4180 J/kg C o )(2 o C) = 16720 J
Ka loli entropy holoʻokoʻa = Ka loli entropy o ka wai wela + ka loli entropy o ka wai anuanu
Ka mahana awelika o ka wai wela = (26 o C + 24 o C) / 2 = 50 o C / 2 = 25 o C ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 K
Ka mahana awelika o ka wai anuanu = (22 o C + 24 o C) / 2 = 46 o C / 2 = 23 o C ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 K
Hoʻokuʻu ka wai wela i ka wela, no laila he maikaʻi ʻole ʻo Q. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, omo ka wai anuanu i ka wela, no laila he maikaʻi ʻo Q. E hoʻomanaʻo i ke kuʻuna hōʻailona Q (ke kānāwai mua o ka thermodynamics).
Δ S Huina = Δ S wai wela + Δ S wai anuanu
Δ S Huina = - 56,107 J/K + 56,486 J/K
Huina Δ S = 0,379 J/K
Piʻi ka entropy holoʻokoʻa ma 0,379 J/K
ʻOiai e emi ana ka entropy o kekahi mau ʻāpana o ka ʻōnaehana (-56,107 J/K), piʻi ka entropy o kekahi mau ʻāpana o ka ʻōnaehana ma kahi nui nui aʻe (+ 56,486 J/K) i mea e piʻi mau ai ka entropy holoʻokoʻa (+ 0,379 J/K).
ʻAʻole pili wale ka hoʻonui ʻana o ka entropy holoʻokoʻa i loko o kahi kaʻina hana i hoʻihoʻi ʻole ʻia i ka hoʻoili wela ma waena o ka hui wai wela a me ke anuanu a mākou i kālailai ai ma luna, akā pili pū kekahi i nā hihia āpau i aʻo ʻia e nā ʻepekema. Noho mau ka entropy holoʻokoʻa inā hiki ke hoʻohuli ʻia ke kaʻina hana. Inā hiki ʻole ke hoʻohuli ʻia ke kaʻina hana, piʻi mau ka entropy holoʻokoʻa.
ʻO ke kumu, ʻo nā kaʻina hana kūlohelohe a pau i ko kākou ola o kēlā me kēia lā, he mea hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia, no laila e piʻi mau ana ka entropy holoʻokoʻa. Ua hōʻuluʻulu ʻia kēia ʻoiaʻiʻo ma ka laina aʻe:
I loko o ke kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia, e piʻi mau ana ka entropy holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana a me nā mea a puni.
ʻO kēia ʻōlelo i kākau ʻia me ka italic he ʻōlelo laulā ia o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics. He ʻokoʻa iki ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics mai nā kānāwai ʻē aʻe o ka physics. ʻO ka maʻamau, ua hōʻike ʻia nā kānāwai kino ma ke ʻano he mau kaulike (e.g., nā kānāwai o Newton) a i ʻole ma ke ʻano he mau kānāwai mālama (e.g., ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu).
ʻO ka Entropy ke ana o ka haunaele
Hiki ke manaʻo ʻia ʻo Entropy he ana o ka haunaele. E pili ana i ka ʻōlelo laulā o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics, piʻi aʻe ka haunaele i nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, ʻo kēlā me kēia kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e alakaʻi maoli i kahi kūlana haunaele. ʻAʻole maopopo paha ke ʻano o ka haunaele ma aneʻi, no laila e wehewehe ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā laʻana o nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e hana ʻia i ke ola o kēlā me kēia lā.
He mea nui e hoʻomaopopo ʻia ua pili mua ke kumumanaʻo o ka entropy me nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e pili ana i nā loli i ke ʻano ikehu a me ka hoʻoili ikehu. Ma hope o ka hoʻokuʻu ʻia ʻana mai kona kumu a hāʻule kūʻokoʻa a hiki i ka paʻi ʻana i ka honua, ʻaʻole loa e paheʻe ka mango i luna. ʻO kahi puke a mākou e paʻi ai a laila e hoʻōki ʻaʻole loa e neʻe hou mai iā mākou. Eia kekahi mau laʻana o nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e pili ana i nā loli i ke ʻano ikehu a me ka hoʻoili ʻana o ka ikehu mai kekahi mea i kekahi. Hana wale ʻia kēia mau kaʻina hana ma kekahi ʻaoʻao, akā ʻaʻole loa ma ke ʻaoʻao ʻē aʻe. ʻAʻole loa e paheʻe ka mango i luna ma kona iho no ka mea ua hoʻololi ʻia kona ikehu kūloko i ikehu kinetic . ʻAʻole loa e paheʻe ka puke iā mākou no ka mea ua hoʻololi ʻia ka wela i hana ʻia e ka friction i ikehu kinetic.
ʻAʻole pili wale nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia ma ke ao holoʻokoʻa i nā loli i nā ʻano ikehu a me ka hoʻoili ikehu. Ma hope o ka hānau ʻana, ulu mākou i nā pēpē, nā keiki, nā ʻōpio, nā pākeke, a laila lilo i ʻelemakule a palaho a make hope 😉 Ua ʻike anei ʻoe i kahi ʻelemakule e lilo i pēpē? ʻAʻole loa… ʻO ke kelepona paʻalima a mākou e hoʻohana nei e lilo i mea palupalu a hōʻino ʻia i ka hala ʻana o ka manawa… ʻO kahi kaʻa hou i palupalu a ikaika i ka wā mua e lilo i mea palupalu a nāwaliwali ma hope o kou hoʻohana ʻana no kekahi mau makahiki. Ua ʻike anei ʻoe i kahi kaʻa kahiko i lilo hou i mea hou? A i ʻole e palupalu a ʻoi aku ka maikaʻi o kāu kelepona punahele i kēlā me kēia lā? ʻAʻole loa… Ma hope o ka hoʻohana ʻia ʻana, lilo ke kelepona paʻalima i mea palupalu a hōʻino ʻia. Ua like nā kaʻa… Eia kekahi mau laʻana o nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia ʻaʻohe pili i nā loli i nā ʻano ikehu a me ka hoʻoili ikehu…. I kēia manawa, ma hope o ka ʻike ʻana he hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia nā kaʻina hana kūlohelohe a pau e hana nei ma ke ao holoʻokoʻa, ua ākea ka manaʻo o ka entropy. ʻAʻole wale ke kūkākūkā e uhi i nā kaʻina hana thermodynamic akā hoʻokomo pū kekahi i nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia ma ke ao holoʻokoʻa.
I kēia manawa, e kūkākūkā kākou i kekahi mau kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e hana ʻia i ke ola o kēlā me kēia lā. ʻO ka mea mua, e noʻonoʻo kākou i kahi kaʻina hana maʻalahi hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. He hoʻolauna wale nō kēia, no laila e maopopo iā ʻoe ke kumumanaʻo o ka entropy a me kona pilina me nā kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia.
Eia kekahi laʻana, e noʻonoʻo kākou he nui kāu mau kinikini ʻulaʻula a me polū. Ua waiho ʻia nā kinikini i loko o kahi pahu. Ua hoʻonohonoho pono ʻia nā kinikini polū ma lalo, a ua hoʻonohonoho pono ʻia nā kinikini ʻulaʻula ma luna (kiʻi hema). ʻIke ʻia ke ʻano o ka hoʻonohonoho ʻana o kāu mau kinikini i loko o ka pahu me ke kauoha maikaʻi loa… He polū wale nō ka lalo, he ʻulaʻula wale nō ka luna.
A laila, lūlū ʻoe a lūlū paha i ka ipu i luna a i lalo. No ka mea, ua hoʻoneʻe ʻia ka ipu i luna a i lalo, ua loli ke ʻano o nā kinikini i maʻamau mua a lilo hou i mea ʻano ʻē (kiʻi ʻākau). Ua hui pū ʻia nā kinikini ʻulaʻula a me ka uliuli 😉 ʻO ka nui o kou lūlū ʻana, ua lilo ke ʻano o nā kinikini i mea ʻano ʻē… Hiki paha ma hope o ka lūlū ʻia ʻana, ua lilo ke ʻano o nā kinikini i mea maʻamau e like me ma mua? He mea hiki ʻole… E ʻoluʻolu e hōʻoia inā ʻaʻole ʻoe e manaʻoʻiʻo. He mea hiki ʻole i nā kinikini ke lilo i mea maʻamau e like me ma mua… He laʻana kēia o kahi hana hoʻihoʻi ʻole. Ma hope o ka ʻike ʻana i kahi hana hoʻihoʻi ʻole, ua loli ke ʻano o nā kinikini i mea maʻamau mua a lilo i mea ʻano ʻē. Ua loli ke ʻano maʻamau i mea ʻano ʻē…
ʻO ia hoʻi ka mea like e hana ʻia ma nā kaʻina hana ʻē aʻe i hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. Ke hoʻopā mākou i kahi mea wela a me kahi mea anu, e kahe koke ka wela mai ka mea wela a i ka mea anu… E pau ke kahe ʻana o ka wela ma hope o ka hiki ʻana o nā mea ʻelua i ka mahana like. He hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia kēia kaʻina hana… ʻĀ, i ka wā mua, loaʻa iā mākou ʻelua hoʻonohonoho o nā molekala, ʻo ia hoʻi nā molekala nona ka ikehu kinetic awelika nui (nā molekala e hana ana i ka mea wela) a me nā molekala nona ka ikehu kinetic awelika liʻiliʻi (nā molekala e hana ana i ka mea anuanu). Ma hope o ka hiki ʻana o ka mea wela a me ka mea anuanu i ka mahana like (loaʻa i nā molekala ka ikehu kinetic awelika like), ʻaʻole hiki iā mākou ke hoʻokaʻawale hou i nā hoʻonohonoho ʻelua o nā molekala. ʻO ka hoʻonohonoho ʻana o nā molekala i maʻamau mua e loli i mea ʻē. E like me ka hoʻonohonoho ʻana o nā kinikini ma luna… Ma hope o ka hiki ʻana o nā mea ʻelua i ka mahana like, e loli ka hoʻonohonoho maʻamau o nā molekala i mea ʻē (e piʻi ana ka ʻē ma muli o ka hoʻoili ʻana o ka wela i hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia).
Eia kekahi, hiki ke noʻonoʻo ʻia ke kahe ʻana o ka wela mai kahi mea wela a i kahi mea anuanu e like me ke kahe ʻana o ka wela mai kahi ʻāpana wela kiʻekiʻe a i kahi ʻāpana wela haʻahaʻa i loko o kahi ʻenekini wela. ʻO ke kahe ʻana o ka wela mai kahi ʻāpana wela kiʻekiʻe a i kahi ʻāpana wela haʻahaʻa e hiki ai i kahi ʻenekini wela ke hana i ka hana. ʻAʻole hiki i kahi ʻenekini wela ke hana i ka hana me ka ʻole o ke kahe wela. No laila, hiki iā mākou ke hoʻokumu i kahi pilina ma waena o ka nui o ka haunaele a me ka hiki ke hana i ka hana. Ma hope o ka hiki ʻana i ka mahana like, ʻaʻohe kahe wela hou mai ka mea wela a i ka mea anuanu (piʻi ka haunaele). ʻOiai ʻo ka nele o ke kahe wela e pale ai i kahi ʻenekini wela mai ka hana ʻana i ka hana, hiki iā mākou ke ʻōlelo he ʻōnaehana hiki ʻole ke hana i ka hana he haunaele kiʻekiʻe, ʻoiai ʻo kahi ʻōnaehana hiki ke hana i ka hana he haunaele haʻahaʻa…
Mai kēia mau hopena, hiki iā mākou ke huki i nā hopena e pili ana i ka pilina ma waena o nā ʻano ikehu a me ke ana o ka haunaele. ʻO ke ʻano o ka ikehu e hiki ke hoʻohana ʻia e hana i ka hana, ʻo ia ka ikehu hiki. Hiki ke hoʻohana ʻia ka ikehu hiki o ka wai e hoʻoneʻe i kahi turbine. Hiki ke hoʻohana ʻia ka ikehu hiki kemika i loko o ka ʻaila e hoʻoneʻe i kahi kaʻa. Hiki ke hoʻohana ʻia ka ikehu hiki kemika i loko o ko mākou kino e hana i ka hana, huakaʻi, aʻo… Hiki ke hoʻohana ʻia ka ikehu hiki o ka mango e hoʻoponopono i kahi leaka ma ka hale o kahi hale 😉 No ka mea hiki ke hoʻohana ʻia nā ʻano ikehu pono e hana i ka hana, hiki iā mākou ke ʻōlelo he ʻoi aku ka hoʻonohonoho ʻia o nā ʻano ikehu pono ʻole, ʻoiai ʻoi aku ka haunaele o nā ʻano ikehu pono ʻole. ʻO nā ʻano ikehu pono ʻole, ʻo ia ka ikehu kūloko a me ka wela… Ma hope o ka paʻi ʻana i ka honua, ʻaʻole e paheʻe hou ka mango i luna no ka mea ua hoʻololi ʻia ka ikehu kūloko i ikehu kinetic…
Ma hope o kā mākou paʻi ʻana i ka puke, neʻe ka puke. ʻO ke alo o ka friction e hoʻōki ai i ka neʻe ʻana o ka puke… I kēia hihia, ua loli ka ikehu kinetic o ka puke i wela (kū mai ka wela ma muli o ka friction). ʻO ka ʻoiaʻiʻo, ʻaʻole naʻe e paheʻe hou mai ka puke iā mākou no ka mea ua loli ka wela i ikehu kinetic… Hōʻike kēia mau hiʻohiʻona ʻelua he ʻelua ʻano ikehu pono ʻole ka wela. ʻAʻole hiki ke hoʻohana ʻia nā ʻano ikehu pono ʻole e hana i ka hana. No laila, hiki iā mākou ke ʻōlelo he kiʻekiʻe ka irregularity o ka wela a me ka ikehu kūloko…
ʻO ke kumu, ʻo ke kaʻina hana o ka hoʻololi ʻana i ke ʻano o ka ikehu, mai kahi ʻano ikehu pono a i kahi ʻano ikehu pono ʻole e hoʻonui mau i ka haunaele ... I ka ʻōlelo slang, piʻi mau ka entropy i ka wā o ke kaʻina hana o ka hoʻololi ʻana i ke ʻano o ka ikehu ... No ka mea, piʻi mau ka entropy me ka hala ʻana o ka manawa, e loli nā ʻano ikehu pono āpau i nā ʻano pono ʻole. E mālama mau ʻia ka ikehu i ke kaʻina hana o ka hoʻololi ʻana i ke ʻano o ka ikehu, akā ʻo ke ʻano o ka ikehu i hoʻonohonoho pono ʻia a hiki ke hoʻohana ʻia e hana i ka hana e loli i kahi ʻano maʻamau ʻole a ʻaʻole hiki ke hoʻohana ʻia e hana i ka hana ...
ʻO ka Entropy a me nā helu helu
Ma mua, ua kūkākūkā mākou he ana ka entropy o ka haunaele. ʻO kēlā me kēia kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia e alakaʻi maoli i kahi kūlana o ka haunaele kiʻekiʻe. Me he mea lā he abstract a maopopo ʻole kēia manaʻo. No ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i ke kumumanaʻo o ka entropy, hiki iā mākou ke hoʻohana i kahi ala helu. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke kumumanaʻo o ka entropy me ka hoʻohana ʻana i kahi ala helu ua hoʻohana mua ʻia e Ludwig Boltzmann (1844–1906).
I ka hoʻomaka ʻana o kēia ʻatikala, ua wehewehe ʻia ʻo ka entropy kahi nui e wehewehe ana i ke kūlana microscopic o kahi ʻōnaehana. Hiki ke ʻike pololei ʻia nā nui e wehewehe ana i nā kūlana macroscopic, akā ʻaʻole hiki i nā nui e wehewehe ana i nā kūlana microscopic. No ka hoʻomaopopo ʻana i ke kūlana microscopic, hiki iā mākou ke nānā i ka pilina ma waena o nā kūlana macroscopic a me microscopic.
He kālā hoʻokahi haneli rupiah kāu? ʻElua ʻaoʻao o ke kālā hoʻokahi haneli rupiah: hōʻike kekahi ʻaoʻao i kahi manu Garuda a hōʻike kekahi ʻaoʻao i ka huaʻōlelo 100 rupiah. No laila, no ka laʻana, inā he ʻehā haneli rupiah kāu mau kālā… inā ʻoe e hoʻolei i nā kālā ʻehā haneli rupiah a pau ma ka papahele, e loaʻa nā hopena like ʻole ʻelima i hoʻokahi kiola ʻana:
ʻO ka mea mua, ʻike ʻia nā kiʻi a pau o ka manu Garuda (4 kiʻi);
ʻO ka lua, ʻike ʻia nā kiʻi 3 o ka manu Garuda, 1 palapala o hoʻokahi haneli rupiah (3 kiʻi, 1 palapala);
ʻO ke kolu, ʻike ʻia nā kiʻi 2 o ka manu Garuda, 2 mau huaʻōlelo hoʻokahi haneli rupiah (2 kiʻi, 2 mau huaʻōlelo);
ʻO ka hā, ʻike ʻia kekahi kiʻi o ka manu Garuda, 3 mau huaʻōlelo hoʻokahi haneli rupiah (1 kiʻi, 3 mau huaʻōlelo);
ʻO ka lima, ʻike ʻia nā huaʻōlelo hoʻokahi haneli rupiah (4 mau huaʻōlelo)…
Ua kapa mākou i kēia mau kiʻi ʻelima a i ʻole nā palapala i nā kūlana macroscopic (macro = nui). I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā mākou e hōʻike i nā ʻāpana ʻehā ma ke ʻano he kiʻi a i ʻole nā palapala, ke ʻōlelo nei mākou i nā kūlana microscopic (micro = liʻiliʻi).
I hoʻokahi kiola ʻana, aia he 16 mau kūlana microscopic hiki (Loaʻa i kēlā me kēia kālā ʻelua manawa. ʻEhā mau kālā he 16 manawa = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). ʻO ka hiki ke loaʻa he 2 kiʻi a me 2 mau kākau ʻana (Aia he 6 mau kūlana microscopic hiki mai ka huina o 16 mau kūlana microscopic - 6/16 x 100% = 37,5%). Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka hiki ke loaʻa he 4 kiʻi a i ʻole 4 mau kākau ʻana (Loaʻa i kēlā me kēia he 1 kūlana microscopic hiki - 1/16 x 100% = 6,25%). ʻO ka mea a mākou e kūkākūkā nei ma ʻaneʻi, ʻo ia wale nō ka manawa kūpono a i ʻole ka hiki ke loaʻa... Inā mākou e kiola i nā kālā he 16 mau manawa, ʻaʻole maopopo e ʻike ʻia he 2 kiʻi a me 2 mau kākau ʻana i 6 mau manawa. Akā inā mākou e kiola i nā kālā he mau tausani manawa, hiki i ka hiki ke loaʻa he 2 kiʻi a me 2 mau kākau ʻana ke hoʻokokoke aku i 37,5%.
ʻOi aku ka maikaʻi o ka hōʻoia ʻana... E ʻoluʻolu e hoʻolei i ʻehā haneli kālā rupiah i 100 mau manawa (1000 mau manawa inā hiki iā ʻoe 😉). E hoʻopaʻa i ka ʻikepili i loaʻa i hoʻokahi hoʻolei... Ma hope o ka hoʻolei ʻana i nā kālā i 100 mau manawa, e ʻike ʻoe he 2 kiʻi a me 2 mau kākau ʻana e ʻike pinepine ʻia. ʻO ka nui o ka helu o nā hoʻolei ʻana, ʻo ka hiki ke loaʻa i 2 kiʻi a me 2 mau kākau ʻana e kokoke ana i 37,5% o ka huina o nā hoʻolei ʻana.
Ma mua, ua nānā wale mākou i 4 mau ʻāpana kālā. Inā hoʻonui mākou i ka helu o nā ʻāpana kālā a laila piʻi ka helu o nā kūlana microscopic. No ka laʻana, loaʻa iā mākou he 100 mau ʻāpana kālā… I hoʻokahi kiola ʻana, aia he 2 100 = 1,27 x 10 30 mau kūlana microscopic hiki… ʻO ka hiki ke kiʻi ʻia he 50 kiʻi a me 50 mau kākau ʻana (Aia he 1,01 x 10 29 mau kūlana microscopic hiki mai ka huina o 1,27 x 10 30 mau kūlana microscopic). I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka hiki ke kiʻi ʻia he 100 kiʻi a i ʻole 100 mau kākau ʻana (Hoʻokahi wale nō kūlana microscopic hiki i kēlā me kēia mai ka huina o 1,27 x 10 30 mau kūlana microscopic). Liʻiliʻi loa a aneane hiki ʻole… Inā loaʻa iā mākou he 1000 mau ʻāpana kālā, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka hiki ke kiʻi ʻia he 1000 kiʻi a i ʻole 1000 mau kākau ʻana a ʻoi aku ka hiki ʻole.
No ka hoʻopili ʻana i kēia i ke kumumanaʻo o ka entropy, hiki iā mākou ke manaʻo he hoʻonohonoho pono nā kiʻi a pau a i ʻole nā kikokikona a pau, ʻoiai ʻo ka hapalua o nā kiʻi a me ka hapalua o nā kikokikona aia i loko o kahi hoʻonohonoho kūpono ʻole. ʻO ka nui o ka helu o nā ʻāpana kālā, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka hiki ke loaʻa kahi hoʻonohonoho pono (nā kiʻi a pau a i ʻole nā kikokikona a pau), a lilo ia i mea hiki ʻole. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻoi aku ka nui o ka hiki a i ʻole ka manawa o kahi hoʻonohonoho kūpono ʻole (ka hapalua o nā kiʻi a me ka hapalua o nā kikokikona). Mai kēia hopena, ʻike ʻia ua pili loa ka irregularity i ka hiki. ʻO ke kūlana kūpono loa he kūlana kūpono ʻole, ʻoiai ʻo ke kūlana i manaʻo ʻole ʻia he kūlana kauoha.
ʻO ka ʻōlelo laulā o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics, a mākou i kūkākūkā ai ma mua, ʻōlelo ʻo ka entropy, a i ʻole ka haunaele, e piʻi mau ana i kēlā me kēia kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. Hiki ke hoʻomaopopo ʻia kēia ʻōlelo o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics ma ke ʻano he ʻōlelo o ka hiki. ʻO ke ʻano kēia, ʻo kēlā me kēia kaʻina hana e hana ʻia ana ma ke ao holoʻokoʻa ka mea me ka hiki a i ʻole ka manawa kūpono nui loa. ʻAʻole pāpā ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics i ka emi ʻana o ka entropy i kēlā me kēia kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia, akā he liʻiliʻi loa ka hiki, ʻaneʻane hiki ʻole. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻoi aku ka nui o ka hiki ke piʻi aʻe o ka entropy. ʻO ka helu o nā peni a mākou i noʻonoʻo ai ma mua he 100 wale nō… i ka ʻoiaʻiʻo, aia he 6,02 x 1023 mau mole i hoʻokahi mole … he helu nui loa kēia. ʻO nā kūlana microscopic hiki o kēia helu he nui loa ia, no laila he liʻiliʻi loa ka hiki o ke kauoha, kokoke hiki ʻole…
Inā e hoʻokuʻu kākou i ke aniani ma ka papahele, hiki i nā ʻāpana aniani i hoʻopuehu ʻia ma ka papahele ke hōʻiliʻili hou a hana i ke aniani holoʻokoʻa e like me ma mua. Akā, ua liʻiliʻi loa ka manawa e hiki ai kēia mea a hiki ʻole ... ke paʻa mau ke aniani, ʻoi aku ka hoʻonohonoho pono ʻana o ke kūlana o nā molekala. Ke hāʻule ke aniani a hiki i ka wā e haki ai a hoʻopuehu ʻia nā ʻāpana aniani ma ka honua, lilo ke kūlana o nā molekala i mea ʻino. Ua liʻiliʻi loa ka manawa e hoʻi ai i kahi kūlana hoʻonohonoho pono ʻana a hiki ʻole ke manaʻo e hōʻiliʻili hou nā molekala aniani. Inā e hoʻopā kākou i kahi mea wela a me kahi mea anuanu, e kahe ka wela iā ia iho mai ka mea wela a i ka mea anuanu ... he mau molekala ko nā mea wela e neʻe wikiwiki ana, ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻaʻole wikiwiki loa ka neʻe ʻana o nā molekala e hana ana i nā mea anuanu. ʻOi aku ka nui o ka manawa e kuʻi ai kēia mau molekala wikiwiki i kekahi i kekahi a i ʻole e hele i ka mea anuanu ma mua o ka manawa e neʻe mālie ai nā molekala ... ʻo ka mea wikiwiki e loaʻa 😉 hiki i ka wela ke neʻe mai kahi mea anuanu a i kahi mea wela, akā ua liʻiliʻi loa ka manawa e hiki ai kēia mea.
Hiki i nā kinikini polū a me ʻulaʻula ma ke kiʻi ma luna ke hoʻi i ko lākou hoʻonohonoho maʻamau mua. Akā, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka manawa e hoʻi ai i kahi hoʻonohonoho pono. ʻOi aku ka nui o ka manawa o kahi hoʻonohonoho pono ʻole. Pēlā nō, me ka hoʻonui manuahi ʻia e ke kinoea i loko o kahi pahu pani. Loaʻa i ka pahu ʻelua keʻena, kahi i hoʻokaʻawale ʻia ai nā keʻena ʻelua e kahi pale. I ka wā mua, aia ke kinoea ma ke keʻena hema. Ke wehe ʻia ka pale, e hui pū nā molekula kinoea e hele i loko o ke keʻena ʻākau. He hakahaka ke keʻena ʻākau, ʻoiai aia i loko o ke keʻena hema nā molekula e neʻe ana ma ke ʻano hewa. Ke wehe ʻia ka pale, loaʻa i nā molekula kahi manawa nui e hele ai i loko o ke keʻena hakahaka. Ma hope o ka hoʻopiha ʻana o nā molekula i ka nui holoʻokoʻa o ka pahu nona nā keʻena ʻelua, hiki anei i nā molekula āpau ke hoʻopiha hou i ke keʻena hema? Hiki nō, akā, he liʻiliʻi loa ka hiki. I loko o hoʻokahi mole wale nō, aia he 6,02 x 1023 mau molekula ... ʻo ka hiki ke loaʻa nā molekula āpau i loko o ke keʻena hema he 1 i loko o hoʻokahi miliona mau hiki. ʻO hoʻokahi i loko o hoʻokahi miliona he manawa liʻiliʻi loa a aneane hiki ʻole ...
ʻO ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics e haʻi mai iā mākou ʻo kēlā me kēia kaʻina hana e hana nei ma ke ao holoʻokoʻa ke kaʻina hana kūpono loa. ʻO ke kuhikuhi e hele ai kahi kaʻina hana ma ke ʻano (i ka entropy kiʻekiʻe) ua hoʻoholo ʻia e ka manawa kūpono a i ʻole ka hiki ke hana ... ʻoi aku ka nui o ka manawa kūpono o ka haunaele e hana ʻia a no laila ʻoi aku ka nui o ka hiki ke hana ...
Entropy = pua o ka manawa
Ua kapa ʻia hoʻi ʻo Entropy ʻo ka pua o ka manawa no ka mea ke haʻi mai nei ia iā mākou i ke kuhikuhi e hala ai ka manawa. ʻO ke kuhikuhi o kēlā me kēia kaʻina hana kūlohelohe e hele ana i ka haunaele. Inā ʻike mākou i ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ia hoʻi, ʻo ka haunaele iho e lilo ana i kauoha, hiki iā mākou ke ʻōlelo ua hoʻohuli ʻia ka hanana. Inā ʻike mākou i nā ʻāpana aniani i hoʻopuehu ʻia ma ka papahele e hōʻuluʻulu hou ana a hana hou i aniani holoʻokoʻa, hiki iā mākou ke ʻōlelo ua hoʻohuli ʻia ka hanana. ʻAʻole loa kēia e hana i ko mākou ola o kēlā me kēia lā, a inā hana ia, e uhaki ia i ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics. I kēia hihia, ʻaʻole neʻe hope ka manawa a ʻaʻole loa e loli koke ka haunaele i ke kauoha. ʻO ka hanana pinepine a mau loa i ko mākou ola, ʻo ia ka neʻe mau ʻana o ke kauoha i ka haunaele; neʻe mau ka manawa i mua, ʻaʻole i hope. Inā lilo kahi ʻelemakule i pēpē, e manaʻo mākou he mea ʻē kēia a he uhaki i ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics.
