Entropy Matter
Hauv kev sib tham dhau los, peb tau kawm ntau cov lus hais tshwj xeeb ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Nws yuav tsum tau sau tseg tias cov lus hais tshwj xeeb no tsuas yog piav qhia txog qee cov txheej txheem uas tsis rov qab tau. Cov lus hais Clausius tsuas yog piav qhia txog kev hloov pauv cua sov thiab nws txoj kev sib raug zoo rau lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm lub tub yees. Cov lus hais Kelvin thiab Planck cuam tshuam txog lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm lub tub yees. lub cav cua sovQhov tseem ceeb, ob kab lus no cuam tshuam txog kev hloov pauv cua sov. Muaj ntau lwm cov txheej txheem uas tsis tuaj yeem rov qab tau uas tsis tuaj yeem piav qhia siv ob kab lus no.
Cov lus qhia tshwj xeeb ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tsis tuaj yeem piav qhia txhua yam txheej txheem uas tsis rov qab tau, yog li peb xav tau cov lus qhia dav dav dua. Cov lus qhia dav dav no yuav piav qhia txhua yam txheej txheem uas tsis rov qab tau uas tshwm sim hauv lub ntiaj teb. Cov lus qhia dav dav ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tsuas yog tsim nyob rau hauv nruab nrab xyoo pua kaum cuaj, los ntawm qhov ntau hu ua entropy (S). Entropy tuaj yeem xav txog kev ntsuas ntawm kev tsis sib haum xeeb. Qhov ntau ntawm entropy tau qhia thawj zaug los ntawm Clausius thiab tau los ntawm lub voj voog Carnot (lub cav cua sov zoo meej). Raws li Clausius, qhov loj ntawm kev hloov pauv hauv entropy uas tau ntsib los ntawm lub kaw lus, thaum lub kaw lus tau txais cua sov ntxiv (Q) ntawm qhov kub tas li, yog qhia los ntawm kab zauv:
Entropy yog ib qho ntau uas piav qhia txog lub xeev me me ntawm ib lub cev thiab yog li ntawd tsis tuaj yeem ntsuas ncaj qha. Peb tsuas yog tshuaj xyuas qhov kev hloov pauv ntawm entropy. Zoo ib yam li kev hloov pauv ntawm lub zog hauv ib lub cev. txoj cai thawj zaug ntawm thermodynamics.
Piv txwv lo lus nug 1:
Ib qho roj hauv ib lub thawv raug nthuav dav adiabatic. Qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm cov roj yog dab tsi?
Kev Sib Tham
Thaum lub sijhawm ua adiabatic, tsis muaj dab tsi tshwm sim kub uas nkag mus lossis tawm hauv lub cev (roj). Vim tias Q = 0 ces ΔS = 0. Lub entropy ntawm lub system tsis hloov pauv, aka tas li. Yuav ua li cas txog adiabatic compression? Nws yeej zoo ib yam. Thaum lub sijhawm adiabatic compression, tsis muaj cua sov nkag lossis tawm hauv lub system (Q = 0). Yog li ntawd, entropy ntawm lub system yog tas li.
Piv txwv lo lus nug 2:
Lub cav Carnot tau txais 2000 J ntawm cua sov ntawm 500 K, ua haujlwm thiab tsis lees txais qee qhov cua sov ntawm 350 K. Txheeb xyuas qhov ntau ntawm cua sov tsis lees txais thiab tag nrho cov entropy hloov pauv hauv lub cav thaum lub sijhawm ib lub voj voog.
Kev Sib Tham
Yog tias lub kaw lus tau txais cua sov, Q yog qhov zoo, yog tias lub kaw lus tso cua sov tawm, Q yog qhov tsis zoo. Lub kaw lus rau rooj plaub no yog lub cav Carnot.
Thaum lub sijhawm ib lub voj voog, lub cav Carnot raug ob txoj kev hloov pauv isothermal (isothermal expansion + isothermal compression) thiab ob txoj kev hloov pauv adiabatic (adiabatic expansion thiab adiabatic compression). Thaum lub sijhawm adiabatic expansion thiab compression, tsis muaj cua sov nkag lossis tawm hauv lub cev (Q = 0). Txij li Q = 0, qhov kev hloov pauv hauv entropy thaum lub sijhawm adiabatic txheej txheem = 0.
Thaum lub sijhawm isothermal nthuav dav, lub cav nqus tau 2000 J ntawm cua sov (Q) ntawm qhov kub (T) ntawm 500 K. Vim tias lub cav nqus tau cua sov, Q yog qhov zoo. Qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm lub cav thaum lub sijhawm isothermal nthuav dav yog:
Thaum lub sijhawm isothermal compression, lub cav tsis lees txais 1400 J ntawm cua sov (Q) ntawm qhov kub (T) ntawm 350 K. Vim tias lub cav tsis lees txais cua sov, Q muaj lub cim tsis zoo. Qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm lub cav thaum lub sijhawm isothermal compression yog:
Tag nrho cov kev hloov pauv entropy = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0
Piv txwv lo lus nug 3:
Lub cav cua sov tau txais 600 Joules ntawm cua sov (Q) ntawm qhov kub ntawm 300 oC, ua haujlwm thiab tso tawm qee qhov cua sov ntawm qhov kub ntawm 100 oC. Txheeb xyuas seb qhov kub uas raug tso tseg ntau npaum li cas thiab tag nrho cov kev hloov pauv entropy hauv lub cav thaum lub sijhawm ib lub voj voog ...
Kev Sib Tham
TH = 300 K
QH = 600 J
TL = 100 K
QL =?
Thaum lub sijhawm ib lub voj voog, lub cav Carnot raug ob txoj kev hloov pauv isothermal (isothermal expansion + isothermal compression) thiab ob txoj kev hloov pauv adiabatic (adiabatic expansion thiab adiabatic compression). Thaum lub sijhawm adiabatic expansion thiab compression, tsis muaj cua sov nkag lossis tawm hauv lub cev (Q = 0). Txij li Q = 0, qhov kev hloov pauv hauv entropy thaum lub sijhawm adiabatic txheej txheem = 0.
Thaum lub sijhawm isothermal nthuav dav, lub cav nqus tau 600 J ntawm cua sov (Q) ntawm qhov kub (T) ntawm 300 K. Vim tias lub cav nqus tau cua sov, Q yog qhov zoo. Qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm lub cav thaum lub sijhawm isothermal nthuav dav yog:
Thaum lub sijhawm isothermal compression, lub cav tsis lees txais 200 J ntawm cua sov (Q) ntawm qhov kub (T) ntawm 100 K. Vim tias lub cav tsis lees txais cua sov, Q muaj lub cim tsis zoo. Qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm lub cav thaum lub sijhawm isothermal compression yog:
Tag nrho cov kev hloov pauv entropy = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0
Los ntawm cov piv txwv lo lus nug lej 2 thiab piv txwv lo lus nug lej 3, nws zoo li tias tag nrho cov kev hloov pauv entropy rau cov txheej txheem rov qab tau = 0. Hauv lwm lo lus, hauv cov txheej txheem rov qab tau, tag nrho cov entropy yeej ib txwm tsis hloov pauv.
Piv txwv lo lus nug 4:
Ib lub thawv dej khov 2 kg muaj qhov kub ntawm 0 oC. Cov dej khov muab tso rau hauv ib lub thawv thiab ziab hauv lub hnub. Vim tias lawv tau txais cua sov ntxiv los ntawm huab cua thiab lub hnub, cov dej khov yaj. Txheeb xyuas qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm cov dej khov. (Qhov kub ntawm kev sib xyaw ntawm dej = 3,34 x 105 J/Kg)
Kev Sib Tham
Qhov hnyav ntawm dej khov = 2 kg
Qhov kub ntawm dej khov = 0 oC + 273 = 273 K
Lub cua sov ntawm kev sib xyaw ntawm dej = 3,34 x 105 J/Kg
Qhov kub uas xav tau los yaj 2 kg dej khov rau hauv dej:
Q = ml
Q = (2 kg)(3,34 x 105 J/Kg)
Q = 6,68 x 105 J
Q = 668 x 103 J
Thaum lub sijhawm yaj (dej khov mus rau dej), qhov kub thiab txias tsis hloov pauv. Vim tias qhov kub thiab txias tsis hloov pauv, qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm dej khov raug suav.
Piv txwv lo lus nug 5:
Ib khob dej ntawm qhov kub ntawm 26 oC sib xyaw nrog ib khob dej ntawm qhov kub ntawm 22 oC. Yog tias qhov hnyav ntawm dej hauv lub khob = 2 kg, txiav txim siab qhov kev hloov pauv ntawm entropy ntawm cov dej. Xav tias dej kub thiab dej txias sib xyaw ua ke hauv lub thawv kaw, uas muaj cua sov zoo. Kev hloov pauv cua sov yog ib qho txheej txheem uas tsis tuaj yeem rov qab tau.
Kev Sib Tham
Cov cua sov tshwj xeeb ntawm dej (c) = 4180 J/Kg Co
Qhov hnyav ntawm dej = 2 Kg (tib yam qhov hnyav ntawm dej).
Vim tias qhov hnyav ntawm dej yog tib yam, qhov kub kawg ntawm qhov sib tov = 24 oC (26.) oC + 22 oC / 2 = 48 oC / 2 = 24 oC)
Qhov kub ntawm cov dej kub uas tso tawm thaum nws qhov kub txo qis los ntawm 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
Qhov kub ntawm dej txias uas nqus tau thaum nws qhov kub nce ntxiv ntawm 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
Tag nrho cov kev hloov pauv entropy = Kev hloov pauv ntawm entropy ntawm dej kub + kev hloov pauv ntawm entropy ntawm dej txias
Qhov nruab nrab ntawm qhov kub ntawm dej kub = (26 oC + 24 oC) / 2 = 50 oC / 2 = 25 oC ‐‐‐25 + 273 = 298 K
Qhov nruab nrab ntawm qhov kub ntawm dej txias = (22 oC + 24 oC) / 2 = 46 oC / 2 = 23 oC ‐‐‐23 + 273 = 296 K
Dej kub tso cua sov tawm, yog li Q yog negative. Ntawm qhov tod tes, dej txias nqus cua sov, yog li Q yog positive. Nco ntsoov lub cim Q (thawj txoj cai ntawm thermodynamics).
Δ S Tag Nrho = Δ S dej kub + Δ S dej txias
Δ S Total = - 56,107 J/K + 56,486 J/K
Δ S Tag Nrho = 0,379 J/K
Tag nrho cov entropy nce ntxiv los ntawm 0,379 J / K
Txawm hais tias qhov entropy ntawm qee qhov ntawm lub cev txo qis (-56,107 J/K), qhov entropy ntawm qee qhov ntawm lub cev nce ntxiv ntau dua (+ 56,486 J/K) yog li ntawd tag nrho cov entropy ib txwm nce ntxiv (+ 0,379 J/K).
Qhov nce ntawm tag nrho cov entropy hauv cov txheej txheem uas tsis rov qab tau tsis yog tsuas yog siv rau kev hloov pauv cua sov ntawm cov dej kub thiab dej txias uas peb tau tshuaj xyuas saum toj no, tab sis kuj siv rau txhua qhov xwm txheej uas cov kws tshawb fawb tau kawm. Tag nrho cov entropy yeej ib txwm nyob ruaj khov yog tias cov txheej txheem rov qab tau. Yog tias cov txheej txheem tsis rov qab tau, tag nrho cov entropy yeej ib txwm nce.
Yeej, txhua yam txheej txheem ntuj tsim hauv peb lub neej txhua hnub yog qhov tsis rov qab tau, yog li tag nrho entropy nce ntxiv. Qhov tseeb no tau muab sau ua ke hauv kab hauv qab no:
Hauv cov txheej txheem uas tsis rov qab tau, tag nrho cov entropy ntawm lub kaw lus thiab ib puag ncig yeej ib txwm nce ntxiv.
Kab lus no yog ib kab lus dav dav txog txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics txawv me ntsis ntawm lwm txoj cai ntawm physics. Feem ntau, cov kev cai ntawm lub cev yog qhia ua cov qauv (piv txwv li, Newton txoj cai) lossis ua cov kev cai txuag (piv txwv li, txoj cai ntawm kev txuag lub zog).
Entropy yog ib qho kev ntsuas ntawm kev tsis sib haum xeeb
Entropy tuaj yeem suav hais tias yog kev ntsuas ntawm kev tsis sib haum xeeb. Hauv kev sib raug zoo rau cov lus hais dav dav ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics, kev tsis sib haum xeeb feem ntau nce ntxiv hauv cov txheej txheem tsis rov qab. Hauv lwm lo lus, txhua txoj kev tsis rov qab ua rau muaj kev tsis sib haum xeeb. Lub ntsiab lus ntawm kev tsis sib haum xeeb ntawm no yuav tsis meej, yog li nws yuav piav qhia siv cov piv txwv ntawm cov txheej txheem tsis rov qab uas tshwm sim hauv lub neej txhua hnub.
Nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum nco ntsoov tias lub tswv yim ntawm entropy thawj zaug tsuas yog cuam tshuam nrog cov txheej txheem tsis rov qab uas cuam tshuam nrog kev hloov pauv hauv daim ntawv zog thiab kev hloov pauv zog. Tom qab raug tso tawm ntawm nws cov qia thiab poob dawb kom txog thaum nws ntaus hauv av, txiv nkhaus yeej tsis swb mus rau saum ntuj. Ib phau ntawv uas peb thawb thiab tom qab ntawd nres yeej tsis txav rov qab los rau peb. Cov no yog qee qhov piv txwv ntawm cov txheej txheem tsis rov qab uas cuam tshuam nrog kev hloov pauv hauv daim ntawv zog thiab kev hloov pauv zog los ntawm ib yam khoom mus rau lwm yam. Cov txheej txheem no tsuas yog tshwm sim hauv ib qho kev coj, tab sis yeej tsis nyob rau hauv qhov kev coj rov qab. Txiv nkhaus yeej tsis swb mus rau saum ntuj ntawm nws tus kheej vim lub zog sab hauv tau hloov mus ua lub zog kineticPhau ntawv yeej tsis txav mus rau peb vim tias qhov kub uas tsim los ntawm kev sib txhuam hloov mus ua lub zog kinetic.
Cov txheej txheem tsis rov qab uas tshwm sim hauv lub ntiaj teb tsis yog tsuas yog cuam tshuam nrog kev hloov pauv ntawm cov qauv zog thiab kev hloov pauv zog. Tom qab yug los, peb loj hlob mus ua menyuam mos, menyuam yaus, cov hluas, cov neeg laus, tom qab ntawd laus thiab lwj thiab thaum kawg tuag 😉 Koj puas tau pom ib tug neeg laus hloov mus ua menyuam mos? Yeej tsis tau ... Lub xov tooj ntawm tes uas peb siv dhau los ua qhov tsis zoo thiab puas tsuaj dhau sijhawm ... Lub tsheb tshiab uas thaum xub thawj du thiab muaj zog dhau los ua qhov tsis du thiab tsis muaj zog tom qab koj siv nws rau ob peb xyoos. Koj puas tau pom lub tsheb qub tam sim ntawd ua tshiab dua? Los yog koj lub xov tooj ntawm tes nyiam tau du thiab zoo dua txhua hnub? Yeej tsis tau ... Tom qab siv, lub xov tooj ntawm tes dhau los ua qhov tsis zoo thiab puas tsuaj. Tsheb zoo ib yam ... Cov no yog qee qhov piv txwv ntawm cov txheej txheem tsis rov qab uas tsis muaj dab tsi ua rau kev hloov pauv ntawm cov qauv zog thiab kev hloov pauv zog .... Tam sim no, tom qab paub tias txhua yam txheej txheem ntuj tsim uas tshwm sim hauv lub ntiaj teb tsis rov qab, lub tswv yim ntawm entropy dhau los ua dav dua. Kev sib tham tsis yog tsuas yog npog cov txheej txheem thermodynamic tab sis kuj suav nrog ntau lwm yam txheej txheem tsis rov qab hauv lub ntiaj teb.
Tam sim no cia peb tham txog qee cov txheej txheem uas tsis rov qab tau uas tshwm sim hauv lub neej txhua hnub. Ua ntej, cia peb xav txog ib qho txheej txheem yooj yim uas tsis rov qab tau. Qhov no tsuas yog kev taw qhia xwb, yog li koj nkag siab txog lub tswv yim ntawm entropy thiab nws txoj kev sib raug zoo rau cov txheej txheem uas tsis rov qab tau.
Piv txwv li, xav tias koj muaj ntau lub pob zeb liab thiab xiav. Cov pob zeb no muab tso rau hauv ib lub thawv. Cov pob zeb xiav tau teeb tsa zoo nkauj rau hauv qab, thaum cov pob zeb liab tau teeb tsa zoo nkauj rau saum (duab sab laug). Kev teeb tsa koj cov pob zeb hauv lub thawv zoo li muaj kev txiav txim zoo heev ... Hauv qab yog xiav tag nrho, sab saum toj yog liab tag nrho.
Tom ntej no, koj co lossis co lub thawv rau saum thiab nqis. Vim tias lub thawv raug txav mus rau saum thiab nqis, qhov kev teeb tsa ntawm cov pob zeb uas thaum xub thawj tsis tu ncua hloov pauv mus ua qhov tsis sib xws dua (daim duab sab xis). Cov pob zeb liab thiab xiav sib xyaw ua ke 😉 Qhov ntau koj co nws, qhov kev teeb tsa ntawm cov pob zeb ua rau tsis sib xws ntau dua ... Puas yog nws ua tau tias tom qab raug co, qhov kev teeb tsa ntawm cov pob zeb ua rau tsis tu ncua zoo li yav dhau los? Nws tsis yooj yim sua ... Thov ua pov thawj nws yog tias koj tsis ntseeg nws. Nws tsis yooj yim sua rau cov pob zeb ua rau tsis tu ncua zoo li yav dhau los ... Qhov no yog ib qho piv txwv ntawm cov txheej txheem tsis rov qab tau. Tom qab ntsib cov txheej txheem tsis rov qab tau, qhov kev teeb tsa ntawm cov pob zeb uas thaum xub thawj tsis tu ncua hloov pauv mus ua qhov tsis tu ncua. Kev tsis tu ncua tau hloov mus ua qhov tsis tu ncua ...
Tib yam tshwm sim hauv lwm cov txheej txheem uas tsis rov qab tau. Thaum peb kov ib yam khoom kub thiab ib yam khoom txias, cua sov yuav ntws los ntawm yam khoom kub mus rau yam khoom txias ... Cua sov tsis ntws tom qab ob yam khoom sib cuag mus txog tib qhov kub. Cov txheej txheem no tsis rov qab tau ... Zoo, thaum xub thawj peb muaj ob qho kev npaj ntawm cov molecules, uas yog cov molecules uas muaj lub zog kinetic nruab nrab loj (cov molecules uas ua rau yam khoom kub) thiab cov molecules uas muaj lub zog kinetic nruab nrab me me (cov molecules uas ua rau yam khoom txias). Tom qab yam khoom kub thiab yam khoom txias mus txog tib qhov kub (cov molecules muaj lub zog kinetic nruab nrab tib yam), peb tsis tuaj yeem paub qhov txawv ntawm ob qho kev npaj ntawm cov molecules. Kev npaj ntawm cov molecules uas thaum xub thawj tsis tu ncua hloov mus ua qhov tsis tu ncua. Zoo ib yam li kev npaj ntawm cov pob zeb saum toj no ... Tom qab ob yam khoom mus txog tib qhov kub, kev npaj ib txwm ntawm cov molecules hloov mus rau qhov tsis tu ncua (qhov tsis tu ncua nce ntxiv vim yog kev hloov pauv cua sov tsis rov qab tau).
Ntxiv mus, qhov ntws ntawm cua sov los ntawm ib yam khoom kub mus rau ib yam khoom txias tuaj yeem xav txog qhov ntws ntawm cua sov los ntawm thaj chaw kub siab mus rau thaj chaw kub qis hauv lub cav cua sov. Qhov ntws ntawm cua sov los ntawm thaj chaw kub siab mus rau thaj chaw kub qis tso cai rau lub cav cua sov ua haujlwm. Lub cav cua sov tsis tuaj yeem ua haujlwm yam tsis muaj cua sov ntws. Yog li, peb tuaj yeem tsim kom muaj kev sib raug zoo ntawm qhov loj ntawm qhov tsis sib haum xeeb thiab lub peev xwm ua haujlwm. Tom qab mus txog tib qhov kub, tsis muaj cua sov ntws ntxiv los ntawm yam khoom kub mus rau yam khoom txias (qhov tsis sib haum xeeb nce ntxiv). Txij li thaum tsis muaj cua sov ntws tiv thaiv lub cav cua sov los ntawm kev ua haujlwm, peb tuaj yeem hais tias lub kaw lus uas tsis tuaj yeem ua haujlwm muaj kev tsis sib haum xeeb siab, thaum lub kaw lus uas tuaj yeem ua haujlwm muaj kev tsis sib haum xeeb qis ...
Los ntawm cov txiaj ntsig no, peb tuaj yeem kos cov lus xaus txog kev sib raug zoo ntawm cov qauv ntawm lub zog thiab kev ntsuas ntawm kev tsis sib haum xeeb. Yeej, daim ntawv ntawm lub zog uas tuaj yeem siv los ua haujlwm yog lub zog muaj peev xwm. Lub zog muaj peev xwm ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm dej tuaj yeem siv los txav lub turbine. Lub zog muaj peev xwm tshuaj lom neeg hauv roj tuaj yeem siv los txav lub tsheb. Lub zog muaj peev xwm tshuaj lom neeg hauv peb lub cev tuaj yeem siv los ua haujlwm, mus ncig, kawm ntawv ... Lub zog muaj peev xwm ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm txiv nkhaus taw tuaj yeem siv los kho qhov xau hauv lub ru tsev ntawm lub tsev 😉 Vim tias cov qauv ntawm lub zog muaj txiaj ntsig tuaj yeem siv los ua haujlwm, peb tuaj yeem hais tias cov qauv ntawm lub zog muaj txiaj ntsig zoo dua, thaum cov qauv tsis muaj txiaj ntsig ntawm lub zog tsis muaj txiaj ntsig zoo dua. Cov qauv ntawm lub zog tsis muaj txiaj ntsig yog lub zog sab hauv thiab cua sov ... Tom qab ntaus hauv av, txiv nkhaus taw yeej tsis swb mus rau saum ntuj dua vim tias lub zog sab hauv tau hloov mus ua lub zog kinetic ...
Tom qab peb thawb phau ntawv, phau ntawv txav mus. Qhov muaj kev sib txhuam ua rau phau ntawv tsis txav mus... Hauv qhov no, lub zog kinetic ntawm phau ntawv tau hloov mus ua cua sov (cua sov tshwm sim vim yog kev sib txhuam). Qhov tseeb, phau ntawv uas tseem tsis txav rov qab los rau peb vim tias cua sov tau hloov mus ua lub zog kinetic... Ob qho piv txwv no qhia tau tias cua sov yog ob hom zog tsis muaj txiaj ntsig. Hom zog tsis muaj txiaj ntsig tsis tuaj yeem siv los ua haujlwm. Yog li, peb tuaj yeem hais tias cua sov thiab lub zog sab hauv muaj qhov tsis sib xws siab...
Yeej, cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv daim ntawv ntawm lub zog, los ntawm daim ntawv muaj txiaj ntsig ntawm lub zog mus rau daim ntawv tsis muaj txiaj ntsig ntawm lub zog ib txwm ua rau muaj kev tsis sib haum xeeb ... Hauv slang, entropy ib txwm nce ntxiv thaum lub sijhawm hloov pauv daim ntawv ntawm lub zog ... Vim tias entropy ib txwm nce ntxiv nrog lub sijhawm dhau mus, txhua daim ntawv muaj txiaj ntsig ntawm lub zog yuav hloov mus rau hauv daim ntawv tsis muaj txiaj ntsig. Lub zog yuav ib txwm raug khaws cia hauv cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv daim ntawv ntawm lub zog, tab sis daim ntawv ntawm lub zog uas muaj kev txiav txim siab thiab tuaj yeem siv los ua haujlwm hloov mus rau hauv daim ntawv tsis xwm yeem thiab tsis tuaj yeem siv los ua haujlwm ...
Entropy thiab cov ntaub ntawv txheeb cais
Yav dhau los, peb tau tham txog tias entropy yog ib qho kev ntsuas ntawm kev tsis sib haum xeeb. Txhua txoj kev tsis rov qab ua rau muaj kev tsis sib haum xeeb siab. Lub tswv yim no yuav zoo li abstract thiab tsis meej. Txhawm rau kom nkag siab zoo dua txog lub tswv yim ntawm entropy, peb tuaj yeem siv txoj hauv kev suav lej. Kev nkag siab txog lub tswv yim ntawm entropy siv txoj hauv kev suav lej tau siv thawj zaug los ntawm Ludwig Boltzmann (1844–1906).
Thaum pib ntawm tsab xov xwm no, nws tau piav qhia tias entropy yog qhov ntau uas piav qhia txog lub xeev me me ntawm ib lub cev. Cov ntau uas piav qhia txog cov xeev macroscopic tuaj yeem paub ncaj qha, tab sis cov ntau uas piav qhia txog cov xeev microscopic tsis tuaj yeem paub. Txhawm rau nkag siab txog lub xeev microscopic, peb tuaj yeem tshuaj xyuas kev sib raug zoo ntawm cov xeev macroscopic thiab microscopic.
Koj puas muaj ib puas rupiah npib? Ib puas rupiah npib muaj ob sab: ib sab yog Garuda noog thiab lwm sab yog 100 rupiah npib. Piv txwv li, yog tias koj muaj plaub puas rupiah npib... yog tias koj pov tag nrho plaub puas rupiah npib rau hauv pem teb, yuav muaj tsib qhov tshwm sim sib txawv hauv ib zaug pov:
Ua ntej, tag nrho cov duab ntawm tus noog Garuda tshwm sim (4 daim duab);
Qhov thib ob, 3 daim duab ntawm tus noog Garuda tshwm sim, 1 sau ntawm ib puas rupiah (3 daim duab, 1 sau);
Qhov thib peb, 2 daim duab ntawm tus noog Garuda tshwm sim, 2 lo lus ib puas rupiah (2 daim duab, 2 lo lus);
Qhov thib plaub, 1 daim duab ntawm tus noog Garuda tshwm sim, 3 lo lus ib puas rupiah tshwm sim (1 daim duab, 3 lo lus);
Qhov thib tsib, cov lus ib puas rupiah tshwm sim (4 lo lus)…
Peb hu tsib daim duab lossis cov ntawv sau no ua cov xwm txheej loj heev (macro = loj). Ntawm qhov tod tes, yog tias peb sawv cev rau plaub lub npib ua cov duab lossis cov ntawv sau, peb hais txog cov xwm txheej me me (micro = me).
Hauv ib qho pov, muaj 16 qhov xwm txheej me me uas yuav tshwm sim (Txhua lub npib muaj ob lub sijhawm. Plaub lub npib muaj 16 lub sijhawm = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Qhov feem pua loj tshaj plaws yog tias 2 daim duab thiab 2 daim ntawv sau tshwm sim (Muaj 6 qhov xwm txheej me me uas yuav tshwm sim ntawm tag nrho 16 lub xeev me me - 6/16 x 100% = 37,5%). Ntawm qhov tod tes, qhov feem pua me tshaj plaws yog tias 4 daim duab lossis 4 daim ntawv sau tshwm sim (Txhua tus muaj 1 qhov xwm txheej me me uas yuav tshwm sim - 1/16 x 100% = 6,25%). Qhov peb tab tom tham txog ntawm no tsuas yog lub sijhawm lossis qhov feem pua ... Yog tias peb pov npib 16 zaug, nws tsis paub tseeb tias 2 daim duab thiab 2 daim ntawv sau yuav tshwm sim 6 zaug. Tab sis yog tias peb pov npib ntau txhiab zaus, qhov feem pua ntawm 2 daim duab thiab 2 daim ntawv sau yuav tshwm sim tuaj yeem mus txog 37,5%.
Zoo dua los ua pov thawj... Thov pov plaub puas rupiah npib 100 zaug (1000 zaug yog tias koj ua tau 😉). Sau cov ntaub ntawv tau txais hauv ib qho pov... Tom qab pov cov npib 100 zaug, koj yuav pom tias 2 daim duab thiab 2 cov ntawv sau tshwm sim ntau zaus. Tus naj npawb ntawm kev pov ntau npaum li cas, qhov muaj feem yuav tau txais 2 daim duab thiab 2 cov ntawv sau ze li ntawm 37,5% ntawm tag nrho cov pov.
Yav tas los peb tsuas saib 4 lub npib xwb. Yog tias peb nce tus naj npawb ntawm cov npib ces tus naj npawb ntawm cov xeev me me yuav nce ntxiv. Piv txwv li, peb muaj 100 lub npib ... Hauv ib qho pov, muaj 2 100 = 1,27 x 10 30 qhov ua tau me me ... Qhov feem pua loj tshaj plaws yog tias 50 daim duab thiab 50 cov ntawv sau yuav tshwm sim (Muaj 1,01 x 10 29 qhov ua tau me me ntawm tag nrho 1,27 x 10 30 qhov ua tau me me). Ntawm qhov tod tes, qhov feem pua me tshaj plaws yog tias 100 daim duab lossis 100 cov ntawv sau yuav tshwm sim (Txhua tus tsuas muaj 1 qhov ua tau me me ntawm tag nrho 1,27 x 10 30 qhov ua tau me me). Me heev thiab yuav luag tsis yooj yim sua ... Yog tias peb muaj 1000 lub npib, qhov feem pua ntawm 1000 daim duab lossis 1000 cov ntawv sau tshwm sim yog qhov tseeb me dua thiab tsis yooj yim sua ntxiv.
Yuav kom txuas qhov no rau lub tswv yim ntawm entropy, peb tuaj yeem xav tias tag nrho cov duab lossis tag nrho cov ntawv nyeem yog nyob rau hauv ib qho kev npaj ua kom zoo, thaum ib nrab ntawm cov duab thiab ib nrab ntawm cov ntawv nyeem yog nyob rau hauv ib qho kev npaj tsis xwm yeem. Tus lej ntau dua ntawm cov npib, qhov me dua qhov muaj feem lossis lub sijhawm kom tau txais kev npaj ua kom zoo (tag nrho cov duab lossis tag nrho cov ntawv nyeem) dhau los ua, thiab nws yuav luag tsis yooj yim sua. Ntawm qhov tod tes, kev npaj tsis xwm yeem (ib nrab ntawm cov duab thiab ib nrab ntawm cov ntawv nyeem) muaj feem lossis lub sijhawm ntau dua. Los ntawm qhov tshwm sim no, nws zoo li tias qhov tsis xwm yeem muaj feem cuam tshuam nrog qhov muaj feem. Lub xeev feem ntau yog lub xeev tsis xwm yeem, thaum lub xeev tsis zoo li feem ntau yog lub xeev muaj kev npaj.
Cov lus hais dav dav ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics, uas peb tau tham ua ntej, hais tias entropy, lossis kev tsis sib haum xeeb, ib txwm nce ntxiv hauv txhua txoj kev tsis rov qab. Cov lus hais no ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tuaj yeem nkag siab tias yog cov lus qhia txog qhov muaj feem yuav tshwm sim. Qhov no txhais tau tias txhua txoj kev tshwm sim hauv lub ntiaj teb yog qhov muaj feem yuav tshwm sim lossis lub sijhawm zoo tshaj plaws. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tsis txwv tsis pub txo qis hauv entropy hauv txhua txoj kev tsis rov qab, tab sis qhov muaj feem yuav tshwm sim me me heev, yuav luag tsis yooj yim sua. Ntawm qhov tod tes, kev nce ntxiv hauv entropy muaj feem yuav tshwm sim ntau dua. Tus lej ntawm cov pennies uas peb tau tshuaj xyuas ua ntej tsuas yog 100 ... qhov tseeb, muaj 6,02 x 1023 cov molecules ... qhov no yog tus lej loj heev. Qhov ua tau ntawm tus lej no yog qhov loj heev, yog li txhua qhov kev txiav txim muaj qhov me me, yuav luag tsis yooj yim sua ...
Yog tias peb poob ib lub khob iav rau hauv pem teb, cov iav tawg uas tawg rau hauv pem teb tuaj yeem sib sau ua ke dua thiab ua ib lub khob tag nrho zoo li yav dhau los. Tab sis qhov muaj feem yuav tshwm sim no me me heev uas nws tsis yooj yim sua ... thaum lub khob tseem nyob ruaj khov, qhov chaw ntawm cov molecules yog qhov zoo dua. Thaum lub khob poob mus txog thaum nws tawg kom cov iav tawg rau hauv av, qhov chaw ntawm cov molecules ua rau tsis sib haum xeeb. Lub sijhawm rov qab mus rau qhov chaw zoo me me heev uas xav kom cov iav molecules sib sau ua ke dua yog tsis yooj yim sua. Yog tias peb kov ib yam khoom kub thiab ib yam khoom txias, cua sov yuav ntws los ntawm nws tus kheej los ntawm yam khoom kub mus rau yam khoom txias ... cov khoom kub muaj cov molecules uas txav mus los tsis raws cai thiab sai, ntawm qhov tod tes kev txav mus los ntawm cov molecules uas ua rau cov khoom txias tsis ceev heev. Lub sijhawm ntawm cov molecules txav mus los sai no kom sib tsoo lossis hla mus rau yam khoom txias yog ntau dua li lub sijhawm ntawm cov molecules uas txav mus los qeeb ... leej twg ceev tau txais nws 😉 cua sov tuaj yeem txav mus los ntawm yam khoom txias mus rau yam khoom kub, tab sis lub sijhawm ntawm qhov no tshwm sim yog me dua.
Cov pob zeb xiav thiab liab hauv daim duab saum toj no tuaj yeem rov qab mus rau lawv qhov kev npaj qub, ib txwm muaj. Tab sis lub sijhawm rov qab mus rau qhov kev npaj zoo yog me dua. Kev npaj tsis zoo muaj lub sijhawm ntau dua. Ib yam li ntawd, qhov kev nthuav dav dawb uas tau ntsib los ntawm roj hauv lub thawv kaw. Lub thawv muaj ob lub chamber, qhov twg ob lub chamber raug cais los ntawm ib qho kev thaiv. Thaum pib, cov roj nyob hauv lub chamber sab laug. Thaum lub thaiv raug tshem tawm, cov roj molecules yuav sib sau ua ke rau lub chamber sab xis. Lub chamber sab xis yog khoob, thaum lub chamber sab laug muaj cov molecules uas txav mus los tsis raws cai. Thaum lub thaiv raug tshem tawm, cov molecules muaj lub sijhawm siab hla mus rau hauv lub chamber khoob. Tom qab cov molecules puv tag nrho cov ntim ntawm lub thawv uas muaj ob lub chamber, puas ua tau rau tag nrho cov molecules kom puv lub chamber sab laug dua? Nws yog ua tau, tab sis qhov tshwm sim yog me heev. Hauv ib mole ib leeg, muaj 6,02 x 1023 cov molecules... qhov feem pua uas tag nrho cov molecules nyob rau sab laug yog 1 hauv ib lab. Ib hauv ib lab yog qhov feem pua me me thiab yuav luag tsis muaj peev xwm ua tau...
Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics qhia peb tias txhua txoj kev uas tshwm sim hauv lub ntiaj teb yog qhov feem ntau yuav tshwm sim. Qhov kev taw qhia uas ib txoj kev hauv xwm txheej mus (mus rau entropy siab dua) yog txiav txim siab los ntawm lub sijhawm lossis qhov muaj feem yuav tshwm sim ... kev tsis sib haum xeeb muaj feem ntau dua ntawm kev tshwm sim thiab yog li ntawd yuav tshwm sim ntau dua ...
Entropy = xub ntawm lub sijhawm
Entropy kuj hu ua tus xub ntawm lub sijhawm vim nws qhia peb txog kev coj uas lub sijhawm dhau mus. Kev coj ntawm txhua txoj kev ntuj tsim yog mus rau kev tsis sib haum xeeb. Yog tias peb pom qhov sib txawv, uas yog, kev tsis sib haum xeeb nws tus kheej tig mus rau hauv kev txiav txim, peb tuaj yeem hais tias qhov xwm txheej raug thim rov qab. Yog tias peb pom cov iav tawg ntawm hauv pem teb sib sau ua ke dua thiab tsim ib lub iav tag nrho dua, peb tuaj yeem hais tias qhov xwm txheej raug thim rov qab. Qhov no yeej tsis tshwm sim hauv peb lub neej txhua hnub, thiab yog tias nws ua li ntawd, nws yuav ua txhaum txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Hauv qhov no, lub sijhawm yeej tsis txav rov qab thiab kev tsis sib haum xeeb yeej tsis hloov pauv mus rau hauv kev txiav txim. Qhov tshwm sim feem ntau thiab tas li hauv peb lub neej yog tias kev txiav txim ib txwm txav mus rau kev tsis sib haum xeeb; lub sijhawm ib txwm txav mus tom ntej, tsis yog rov qab. Yog tias tus neeg laus hloov mus ua menyuam yaus, peb yuav xav tias qhov no tsis zoo thiab ua txhaum txoj cai thib ob ntawm thermodynamics.
