എൻട്രോപ്പി

എൻട്രോപ്പി ദ്രവ്യം

മുൻ ചർച്ചയിൽ, തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിലെ നിരവധി പ്രത്യേക പ്രസ്താവനകൾ നമ്മൾ പഠിച്ചു. ഈ പ്രത്യേക പ്രസ്താവനകൾക്ക് ചില മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളെ മാത്രമേ വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയൂ എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. ക്ലോസിയസ് പ്രസ്താവന താപ കൈമാറ്റത്തെയും റഫ്രിജറേറ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വവുമായുള്ള അതിന്റെ ബന്ധത്തെയും മാത്രമേ വിശദീകരിക്കൂ. കെൽവിൻ, പ്ലാങ്ക് പ്രസ്താവനകൾ താപ എഞ്ചിനുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു . അടിസ്ഥാനപരമായി, ഈ രണ്ട് പ്രസ്താവനകളും താപ കൈമാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഈ രണ്ട് പ്രസ്താവനകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയാത്ത മറ്റ് നിരവധി മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുണ്ട്.

തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിലെ നിർദ്ദിഷ്ട പ്രസ്താവനയ്ക്ക് എല്ലാ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളെയും വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല, അതിനാൽ നമുക്ക് കൂടുതൽ പൊതുവായ ഒരു പ്രസ്താവന ആവശ്യമാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന എല്ലാ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളെയും ഈ പൊതു പ്രസ്താവന വിശദീകരിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ പൊതുവായ പ്രസ്താവന പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ എൻട്രോപ്പി (S) എന്ന അളവിലൂടെയാണ് രൂപപ്പെടുത്തിയത്. എൻട്രോപ്പിയെ ക്രമക്കേടിന്റെ അളവുകോലായി കണക്കാക്കാം. എൻട്രോപ്പിയുടെ അളവ് ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചത് ക്ലോഷ്യസ് ആണ്, കൂടാതെ കാർണോട്ട് സൈക്കിളിൽ (ഒരു പൂർണ്ണമായ താപ എഞ്ചിൻ) നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞു. ക്ലോഷ്യസിന്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ, ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് സ്ഥിരമായ താപനിലയിൽ അധിക താപം (Q) ലഭിക്കുമ്പോൾ, ഒരു സിസ്റ്റം അനുഭവിക്കുന്ന എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റത്തിന്റെ വ്യാപ്തി സമവാക്യം വഴി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:

എൻട്രോപ്പി എന്നത് ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മാവസ്ഥയെ വിവരിക്കുന്ന ഒരു അളവാണ്, അതിനാൽ അത് നേരിട്ട് അളക്കാൻ കഴിയില്ല. എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം മാത്രമാണ് നമ്മൾ പരിശോധിക്കുന്നത്. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നാം നിയമത്തിലെ ഊർജ്ജത്തിലെ മാറ്റത്തിന് സമാനമാണിത്.

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 1:

ഒരു കണ്ടെയ്നറിലെ ഒരു വാതകത്തിന്റെ അളവ് അഡിയബാറ്റിക് വികാസത്തിന് വിധേയമാകുന്നു. വാതകത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം എന്താണ്?

ചർച്ച

ഒരു അഡിയബാറ്റിക് പ്രക്രിയയിൽ, സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് (വാതകം) ഒരു താപവും പ്രവേശിക്കുകയോ പുറത്തുപോകുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല. Q = 0 ആയതിനാൽ, Δ S = 0. സിസ്റ്റത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി സ്ഥിരമായി തുടരുന്നു. അഡിയബാറ്റിക് കംപ്രഷന്റെ കാര്യമോ? ഇത് അടിസ്ഥാനപരമായി സമാനമാണ്. അഡിയബാറ്റിക് കംപ്രഷൻ സമയത്ത്, ഒരു താപവും സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയോ പുറത്തുപോകുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല (Q = 0). അതിനാൽ, സിസ്റ്റത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി സ്ഥിരമാണ്.

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 2:

ഒരു കാർനോട്ട് എഞ്ചിൻ 500 K ൽ 2000 J താപം സ്വീകരിക്കുന്നു, പ്രവർത്തിക്കുന്നു, 350 K ൽ ഒരു നിശ്ചിത അളവ് താപം നിരസിക്കുന്നു. ഒരു ചക്രത്തിൽ എഞ്ചിനിൽ നിരസിക്കപ്പെട്ട താപത്തിന്റെ അളവും ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റവും നിർണ്ണയിക്കുക.

ചർച്ച

സിസ്റ്റത്തിന് താപം ലഭിക്കുകയാണെങ്കിൽ Q പോസിറ്റീവ് ആണ്, സിസ്റ്റം താപം പുറത്തുവിടുകയാണെങ്കിൽ Q നെഗറ്റീവ് ആണ്. ഈ കേസിനുള്ള സിസ്റ്റം ഒരു കാർനോട്ട് എഞ്ചിനാണ്.

ഒരു ചക്രത്തിൽ, ഒരു കാർനോട്ട് എഞ്ചിൻ രണ്ട് റിവേഴ്‌സിബിൾ ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയകൾക്കും (ഐസോതെർമൽ വികാസം + ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ) രണ്ട് റിവേഴ്‌സിബിൾ അഡിയബാറ്റിക് പ്രക്രിയകൾക്കും (അഡിയബാറ്റിക് വികാസം, അഡിയബാറ്റിക് കംപ്രഷൻ) വിധേയമാകുന്നു. അഡിയബാറ്റിക് വികാസം, കംപ്രഷൻ പ്രക്രിയകളിൽ, ഒരു താപവും സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയോ പുറത്തുപോകുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല (Q = 0). Q = 0 ആയതിനാൽ, അഡിയബാറ്റിക് പ്രക്രിയയിൽ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം = 0 ആണ്.

ഐസോതെർമൽ വികാസ സമയത്ത്, എഞ്ചിൻ 500 K താപനിലയിൽ (T) 2000 J താപം (Q) ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. എഞ്ചിൻ താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ, Q പോസിറ്റീവ് ആണ്. ഐസോതെർമൽ വികാസ സമയത്ത് എഞ്ചിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം:

ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ സമയത്ത്, എഞ്ചിൻ 350 K താപനിലയിൽ (T) 1400 J താപം (Q) നിരസിക്കുന്നു. എഞ്ചിൻ താപം നിരസിക്കുന്നതിനാൽ, Q ന് ഒരു നെഗറ്റീവ് ചിഹ്നമുണ്ട്. ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ സമയത്ത് എഞ്ചിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം:

ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റം = 4 J/K ‐ 4 J/K = 0

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 3:

^{ഒരു ഹീറ്റ് എഞ്ചിൻ 300 o} C താപനിലയിൽ 600 ജൂൾ താപം (Q) സ്വീകരിക്കുന്നു , പ്രവർത്തിക്കുന്നു, 100 ^o C താപനിലയിൽ ഒരു നിശ്ചിത അളവിലുള്ള താപം നിരസിക്കുന്നു. ഒരു ചക്രത്തിൽ എഞ്ചിനിൽ നിരസിക്കപ്പെട്ട താപത്തിന്റെ അളവും ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റവും നിർണ്ണയിക്കുക...

ചർച്ച

ടി _{എച്ച്} = 300 കെ

ക്യു _{എച്ച്} = 600 ജെ

ടി _എൽ = 100 കെ

ക്യു _എൽ = ?

ഒരു ചക്രത്തിൽ, ഒരു കാർനോട്ട് എഞ്ചിൻ രണ്ട് റിവേഴ്‌സിബിൾ ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയകൾക്കും (ഐസോതെർമൽ വികാസം + ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ) രണ്ട് റിവേഴ്‌സിബിൾ അഡിയബാറ്റിക് പ്രക്രിയകൾക്കും (അഡിയബാറ്റിക് വികാസം, അഡിയബാറ്റിക് കംപ്രഷൻ) വിധേയമാകുന്നു. അഡിയബാറ്റിക് വികാസം, കംപ്രഷൻ പ്രക്രിയകളിൽ, ഒരു താപവും സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയോ പുറത്തുപോകുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല (Q = 0). Q = 0 ആയതിനാൽ, അഡിയബാറ്റിക് പ്രക്രിയയിൽ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം = 0 ആണ്.

ഐസോതെർമൽ വികാസ സമയത്ത്, എഞ്ചിൻ 300 K താപനിലയിൽ (T) 600 J താപം (Q) ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. എഞ്ചിൻ താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ, Q പോസിറ്റീവ് ആണ്. ഐസോതെർമൽ വികാസ സമയത്ത് എഞ്ചിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം:

ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ സമയത്ത്, എഞ്ചിൻ 100 K താപനിലയിൽ (T) 200 J താപം (Q) നിരസിക്കുന്നു. എഞ്ചിൻ താപം നിരസിക്കുന്നതിനാൽ, Q ന് ഒരു നെഗറ്റീവ് ചിഹ്നമുണ്ട്. ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ സമയത്ത് എഞ്ചിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം:

ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റം = 2 J/K ‐ 2 J/K = 0

രണ്ടാമത്തെ ചോദ്യത്തിൽ നിന്നും മൂന്നാമത്തെ ചോദ്യത്തിൽ നിന്നും, ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയയുടെ ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റം = 0 ആണെന്ന് തോന്നുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയയിൽ, ആകെ എൻട്രോപ്പി എല്ലായ്പ്പോഴും സ്ഥിരമായിരിക്കും.

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 4:

2 കിലോഗ്രാം ഭാരമുള്ള ഒരു ഐസ് ക്യൂബിന്റെ താപനില 0 ^° C ആണ്. ഐസ് ക്യൂബ് ഒരു പാത്രത്തിൽ സ്ഥാപിച്ച് സൂര്യപ്രകാശം ഏൽപ്പിക്കുന്നു. വായുവിൽ നിന്നും സൂര്യനിൽ നിന്നുമുള്ള അധിക താപം കാരണം ഐസ് ഉരുകുന്നു. ഐസിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം നിർണ്ണയിക്കുക. (ജല സംയോജനത്തിന്റെ താപം = 3,34 x 105 ^J /Kg)

ചർച്ച

ഹിമത്തിന്റെ പിണ്ഡം = 2 കി.ഗ്രാം

ഐസ് താപനില = 0 ^o C + 273 = 273 K

ജലത്തിന്റെ സംയോജനത്തിന്റെ താപം = 3,34 x 10 5 J/Kg

2 കിലോഗ്രാം ഐസ് വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിക്കാൻ ആവശ്യമായ താപം:

Q = mL

Q = (2 കി.ഗ്രാം)(3,34 x 10 ⁵ J/Kg)

ക്യു = 6,68 x 10 ⁵ ജെ

ക്യു = 668 x 10 ³ ജെ

ഉരുകൽ പ്രക്രിയയിൽ (ഐസ് മുതൽ വെള്ളം വരെ), താപനില സ്ഥിരമായിരിക്കും. താപനില സ്ഥിരമായതിനാൽ, ഐസിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം കണക്കാക്കുന്നു.

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 5:

^{26 o} C താപനിലയിൽ ഒരു ഗ്ലാസ് വെള്ളം 22 ^o C താപനിലയിൽ ഒരു ഗ്ലാസ് വെള്ളവുമായി കലർത്തുന്നു. ഗ്ലാസിലെ വെള്ളത്തിന്റെ പിണ്ഡം = 2 കിലോ ആണെങ്കിൽ, വെള്ളത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം നിർണ്ണയിക്കുക. അടച്ചതും നന്നായി ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്തതുമായ ഒരു പാത്രത്തിൽ ചൂടുവെള്ളവും തണുത്ത വെള്ളവും കലർത്തുന്നുവെന്ന് കരുതുക. താപ കൈമാറ്റം ഒരു മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയാണ്.

ചർച്ച

ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം (c) = 4180 J/Kg C ^o

ജലത്തിന്റെ പിണ്ഡം = 2 കി.ഗ്രാം (ജലത്തിന്റെ അതേ പിണ്ഡം).

ജലത്തിന്റെ പിണ്ഡം ഒന്നുതന്നെയായതിനാൽ, മിശ്രിതത്തിന്റെ അന്തിമ താപനില = 24 ^o C (26 ^o C + 22 ^o C / 2 = 48 ^o C / 2 = 24 ^o C).

ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ താപനില 26 ^° C മുതൽ 24 ^° C വരെ കുറയുമ്പോൾ അത് പുറത്തുവിടുന്ന താപത്തിന്റെ അളവ്:

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

തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ താപനില 22°C മുതൽ 24°C വരെ ഉയരുമ്പോൾ അത് ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപത്തിന്റെ അളവ്:

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

ആകെ എൻട്രോപ്പി മാറ്റം = ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം + തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പിയിലെ മാറ്റം

ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ ശരാശരി താപനില = (26 ^o C + 24 ^o C) / 2 = 50 ^o C / 2 = 25 ^o C ‐‐‐ 25 + 273 = 298 K

തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ ശരാശരി താപനില = (22 ^o C + 24 ^o C) / 2 = 46 ^o C / 2 = 23 ^o C ‐‐‐ 23 + 273 = 296 K

ചൂടുവെള്ളം താപം പുറത്തുവിടുന്നു, അതിനാൽ Q നെഗറ്റീവാണ്. നേരെമറിച്ച്, തണുത്ത വെള്ളം താപത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ Q പോസിറ്റീവ് ആണ്. Q ചിഹ്ന കൺവെൻഷൻ (താപവൈദ്യശാസ്ത്രത്തിന്റെ ആദ്യ നിയമം) ഓർക്കുക.

Δ S ആകെ = Δ S ചൂടുവെള്ളം + Δ S തണുത്ത വെള്ളം

Δ S ആകെ = ‐ 56,107 J/K + 56,486 J/K

ΔS ആകെ = 0,379 J/K

മൊത്തം എൻട്രോപ്പി 0,379 J/K വർദ്ധിക്കുന്നു.

സിസ്റ്റത്തിലെ ചില ഭാഗങ്ങളുടെ എൻട്രോപ്പി കുറയുന്നുണ്ടെങ്കിലും (‐56,107 J/K), സിസ്റ്റത്തിലെ ചില ഭാഗങ്ങളുടെ എൻട്രോപ്പി വലിയ അളവിൽ (+ 56,486 J/K) വർദ്ധിക്കുന്നു, അതിനാൽ മൊത്തം എൻട്രോപ്പി എപ്പോഴും വർദ്ധിക്കുന്നു (+ 0,379 J/K).

ഒരു മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയിൽ ആകെ എൻട്രോപ്പിയിലെ വർദ്ധനവ്, മുകളിൽ നമ്മൾ വിശകലനം ചെയ്ത ചൂടുവെള്ളവും തണുത്ത വെള്ളവും തമ്മിലുള്ള താപ കൈമാറ്റത്തിന് മാത്രമല്ല, ശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠിച്ച എല്ലാ കേസുകൾക്കും ബാധകമാണ്. പ്രക്രിയ മാറ്റാനാവാത്തതാണെങ്കിൽ ആകെ എൻട്രോപ്പി എല്ലായ്പ്പോഴും സ്ഥിരമായി തുടരും. പ്രക്രിയ മാറ്റാനാവാത്തതാണെങ്കിൽ, ആകെ എൻട്രോപ്പി എല്ലായ്പ്പോഴും വർദ്ധിക്കും.

അടിസ്ഥാനപരമായി, നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിലെ എല്ലാ സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയകളും മാറ്റാനാവാത്തതാണ്, അതിനാൽ മൊത്തം എൻട്രോപ്പി അനിവാര്യമായും വർദ്ധിക്കുന്നു. ഈ വസ്തുത ഇനിപ്പറയുന്ന വരിയിൽ സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഒരു മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയിൽ, സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ചുറ്റുപാടുകളുടെയും ആകെ എൻട്രോപ്പി എപ്പോഴും വർദ്ധിക്കുന്നു.

ഈ ഇറ്റാലിക്സിൽ എഴുതിയിരിക്കുന്ന വാക്യം തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ ഒരു പൊതു പ്രസ്താവനയാണ്. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മറ്റ് നിയമങ്ങളിൽ നിന്ന് അൽപം വ്യത്യസ്തമാണ്. സാധാരണയായി, ഭൗതിക നിയമങ്ങൾ സമവാക്യങ്ങളായോ (ഉദാ. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ) അല്ലെങ്കിൽ സംരക്ഷണ നിയമങ്ങളായോ (ഉദാ. ഊർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമം) പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

എൻട്രോപ്പി എന്നത് ക്രമക്കേടിന്റെ ഒരു അളവാണ്.

എൻട്രോപ്പിയെ ക്രമക്കേടിന്റെ അളവുകോലായി കണക്കാക്കാം. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ പൊതുവായ പ്രസ്താവനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്, ക്രമക്കേട് മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഓരോ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയും അടിസ്ഥാനപരമായി ക്രമക്കേടിന്റെ അവസ്ഥയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഇവിടെ ക്രമക്കേടിന്റെ അർത്ഥം വ്യക്തമല്ലായിരിക്കാം, അതിനാൽ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇത് വിശദീകരിക്കും.

എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയം ആദ്യം ഊർജ്ജ രൂപത്തിലും ഊർജ്ജ കൈമാറ്റത്തിലും വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുമായി മാത്രമേ ബന്ധപ്പെട്ടിരുന്നുള്ളൂ എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. അതിന്റെ തണ്ടിൽ നിന്ന് മോചിതനായി നിലത്ത് പതിക്കുന്നതുവരെ സ്വതന്ത്രമായി വീണതിനുശേഷം, ഒരു മാമ്പഴം ഒരിക്കലും മുകളിലേക്ക് വഴുതിപ്പോകില്ല. നമ്മൾ തള്ളി നിർത്തുന്ന ഒരു പുസ്തകം ഒരിക്കലും നമ്മുടെ നേരെ പിന്നോട്ട് നീങ്ങുന്നില്ല. ഊർജ്ജ രൂപത്തിലെ മാറ്റങ്ങളും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്കുള്ള ഊർജ്ജ കൈമാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങളാണിവ. ഈ പ്രക്രിയകൾ ഒരു ദിശയിൽ മാത്രമേ സംഭവിക്കൂ, പക്ഷേ ഒരിക്കലും വിപരീത ദിശയിലല്ല. ഒരു മാമ്പഴം ഒരിക്കലും സ്വയം മുകളിലേക്ക് വഴുതിപ്പോകില്ല, കാരണം അതിന്റെ ആന്തരിക ഊർജ്ജം ഗതികോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു . ഘർഷണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപം ഗതികോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിനാൽ ഒരു പുസ്തകം ഒരിക്കലും നമ്മിലേക്ക് വഴുതിപ്പോകില്ല.

പ്രപഞ്ചത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകൾ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളിലെ മാറ്റങ്ങളുമായും ഊർജ്ജ കൈമാറ്റവുമായും മാത്രമല്ല ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ജനിച്ചതിനുശേഷം, നമ്മൾ കുഞ്ഞുങ്ങളായും, കുട്ടികളായും, കൗമാരക്കാരായും, മുതിർന്നവരായും വളരുന്നു, പിന്നീട് വൃദ്ധരും ജീർണിച്ചവരുമായി മാറുന്നു, ഒടുവിൽ മരിക്കുന്നു 😉 ഒരു വൃദ്ധൻ ഒരു കുഞ്ഞായി മാറുന്നത് നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും കണ്ടിട്ടുണ്ടോ? ഒരിക്കലും... നമ്മൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന സെൽഫോൺ കാലക്രമേണ മങ്ങിയതും കേടായതുമായി മാറുന്നു... തുടക്കത്തിൽ സുഗമവും ശക്തവുമായിരുന്ന ഒരു പുതിയ കാർ കുറച്ച് വർഷങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചതിന് ശേഷം സുഗമവും ദുർബലവുമാകുന്നത് നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും കണ്ടിട്ടുണ്ടോ? ഒരു പഴയ കാർ പെട്ടെന്ന് വീണ്ടും പുതിയതായി മാറുന്നത് നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും കണ്ടിട്ടുണ്ടോ? അതോ നിങ്ങളുടെ പ്രിയപ്പെട്ട സെൽഫോൺ എല്ലാ ദിവസവും സുഗമവും മികച്ചതുമായി മാറുന്നത് നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും കണ്ടിട്ടുണ്ടോ? ഒരിക്കലും... ഉപയോഗിച്ചതിന് ശേഷം, സെൽഫോൺ മങ്ങിയതും കേടായതുമായി മാറുന്നു. കാറുകൾ ഒന്നുതന്നെയാണ്... ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളിലെ മാറ്റങ്ങളുമായും ഊർജ്ജ കൈമാറ്റവുമായും യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലാത്ത മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങളാണിവ.... ഇപ്പോൾ, പ്രപഞ്ചത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന എല്ലാ സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയകളും മാറ്റാനാവാത്തതാണെന്ന് മനസ്സിലാക്കിയ ശേഷം, എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയം വിശാലമാകുന്നു. ചർച്ച തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകളെ മാത്രമല്ല, പ്രപഞ്ചത്തിലെ മറ്റ് നിരവധി മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളെയും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

ഇനി നമുക്ക് ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന ചില മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യാം. ആദ്യം, ഒരു ലളിതമായ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ച് പരിഗണിക്കാം. ഇത് ഒരു ആമുഖം മാത്രമാണ്, അതിനാൽ എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയവും മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളുമായുള്ള അതിന്റെ ബന്ധവും നിങ്ങൾക്ക് മനസ്സിലാകും.

ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങളുടെ കൈവശം ചുവപ്പും നീലയും നിറങ്ങളിലുള്ള നിരവധി മാർബിളുകൾ ഉണ്ടെന്ന് കരുതുക. മാർബിളുകൾ ഒരു പാത്രത്തിലാണ് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നത്. നീല മാർബിളുകൾ താഴെ ഭംഗിയായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, അതേസമയം ചുവന്ന മാർബിളുകൾ മുകളിൽ ഭംഗിയായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു (ഇടത് ചിത്രം). കണ്ടെയ്നറിലെ നിങ്ങളുടെ മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണം വളരെ ക്രമീകൃതമായി കാണപ്പെടുന്നു... അടിഭാഗം മുഴുവൻ നീലയാണ്, മുകളിൽ ഭാഗം മുഴുവൻ ചുവപ്പാണ്.

അടുത്തതായി, നിങ്ങൾ കണ്ടെയ്നർ മുകളിലേക്കും താഴേക്കും കുലുക്കുകയോ കുലുക്കുകയോ ചെയ്യുക. കണ്ടെയ്നർ മുകളിലേക്കും താഴേക്കും നീക്കുന്നതിനാൽ, തുടക്കത്തിൽ വളരെ പതിവായിരുന്ന മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണം വീണ്ടും ക്രമരഹിതമായി മാറുന്നു (വലത് ചിത്രം). ചുവപ്പും നീലയും നിറമുള്ള മാർബിളുകൾ ഒരുമിച്ച് ചേർക്കുന്നു 😉 നിങ്ങൾ അത് കൂടുതൽ കുലുക്കുമ്പോൾ, മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണം കൂടുതൽ ക്രമരഹിതമാകും… കുലുക്കിയ ശേഷം, മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണം മുമ്പത്തെപ്പോലെ ക്രമത്തിലാകാൻ സാധ്യതയുണ്ടോ? അത് അസാധ്യമാണ്… നിങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ ദയവായി അത് തെളിയിക്കുക. മാർബിളുകൾ മുമ്പത്തെപ്പോലെ ക്രമത്തിലാകുന്നത് അസാധ്യമാണ്… ഇത് മാറ്റാനാവാത്ത ഒരു പ്രക്രിയയുടെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്. മാറ്റാനാവാത്ത ഒരു പ്രക്രിയ അനുഭവിച്ചതിന് ശേഷം, തുടക്കത്തിൽ വളരെ പതിവായിരുന്ന മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണം ക്രമരഹിതമായി മാറുന്നു. ക്രമം ക്രമരഹിതമായി മാറി…

മറ്റ് മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയകളിലും ഇതുതന്നെ സംഭവിക്കുന്നു. നമ്മൾ ഒരു ചൂടുള്ള വസ്തുവിനെയും തണുത്ത വസ്തുവിനെയും സ്പർശിക്കുമ്പോൾ, ചൂടുള്ള വസ്തുവിൽ നിന്ന് തണുത്ത വസ്തുവിലേക്ക് താപം യാന്ത്രികമായി പ്രവഹിക്കും... സമ്പർക്കത്തിലുള്ള രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തിയതിനുശേഷം താപം ഒഴുകുന്നത് നിർത്തുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ മാറ്റാനാവാത്തതാണ്... ശരി, തുടക്കത്തിൽ നമുക്ക് തന്മാത്രകളുടെ രണ്ട് ക്രമീകരണങ്ങളുണ്ട്, അതായത് വലിയ ശരാശരി ഗതികോർജ്ജമുള്ള തന്മാത്രകൾ (ചൂടുള്ള വസ്തുവിനെ നിർമ്മിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ) ചെറിയ ശരാശരി ഗതികോർജ്ജമുള്ള തന്മാത്രകൾ (തണുത്ത വസ്തുവിനെ നിർമ്മിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ). ചൂടുള്ള വസ്തുവും തണുത്ത വസ്തുവും ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തിയതിനുശേഷം (തന്മാത്രകൾക്ക് ഒരേ ശരാശരി ഗതികോർജ്ജമുണ്ട്), തന്മാത്രകളുടെ രണ്ട് ക്രമീകരണങ്ങളെയും നമുക്ക് ഇനി വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല. തുടക്കത്തിൽ പതിവായിരിച്ചിരുന്ന തന്മാത്രകളുടെ ക്രമീകരണം ക്രമരഹിതമായി മാറുന്നു. മുകളിലുള്ള മാർബിളുകളുടെ ക്രമീകരണത്തിന് സമാനമാണ്... രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തിയതിനുശേഷം, തന്മാത്രകളുടെ ക്രമ ക്രമീകരണം ക്രമരഹിതമായി മാറുന്നു (താപത്തിന്റെ മാറ്റാനാവാത്ത കൈമാറ്റം കാരണം ക്രമക്കേട് വർദ്ധിക്കുന്നു).

കൂടാതെ, ഒരു ചൂടുള്ള വസ്തുവിൽ നിന്ന് ഒരു തണുത്ത വസ്തുവിലേക്കുള്ള താപപ്രവാഹത്തെ ഒരു താപ എഞ്ചിനിൽ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള മേഖലയിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള മേഖലയിലേക്കുള്ള താപപ്രവാഹമായി കണക്കാക്കാം. ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു മേഖലയിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള മേഖലയിലേക്കുള്ള താപപ്രവാഹം ഒരു താപ എഞ്ചിനെ ജോലി ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു. താപപ്രവാഹമില്ലാതെ ഒരു താപ എഞ്ചിന് ജോലി ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല. അങ്ങനെ, ക്രമക്കേടിന്റെ വലുപ്പവും ജോലി ചെയ്യാനുള്ള കഴിവും തമ്മിൽ നമുക്ക് ഒരു ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും. അതേ താപനിലയിലെത്തിയ ശേഷം, ചൂടുള്ള വസ്തുവിൽ നിന്ന് തണുത്ത വസ്തുവിലേക്ക് കൂടുതൽ താപപ്രവാഹം ഉണ്ടാകില്ല (ക്രമക്കേട് വർദ്ധിക്കുന്നു). താപപ്രവാഹത്തിന്റെ അഭാവം ഒരു താപ എഞ്ചിനെ ജോലി ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നതിനാൽ, ജോലി ചെയ്യാൻ കഴിയാത്ത ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് ഉയർന്ന ക്രമക്കേട് ഉണ്ടെന്ന് നമുക്ക് പറയാം, അതേസമയം ജോലി ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് കുറഞ്ഞ ക്രമക്കേട് ഉണ്ട്...

ഈ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന്, ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളും ക്രമക്കേടിന്റെ അളവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച് നമുക്ക് നിഗമനങ്ങളിൽ എത്തിച്ചേരാനാകും. അടിസ്ഥാനപരമായി, ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ രൂപം പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയാണ്. ജലത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഒരു ടർബൈൻ ചലിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. എണ്ണയിലെ രാസ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഒരു വാഹനം ചലിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. നമ്മുടെ ശരീരത്തിലെ രാസ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ജോലി ചെയ്യാനും, യാത്ര ചെയ്യാനും, പഠിക്കാനും ഉപയോഗിക്കാം... ഒരു വീടിന്റെ മേൽക്കൂരയിലെ ചോർച്ച പരിഹരിക്കാൻ ഒരു മാമ്പഴത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഉപയോഗിക്കാം 😉 ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗപ്രദമായ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതിനാൽ, ഉപയോഗപ്രദമായ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങൾ കൂടുതൽ ക്രമീകൃതമാണെന്നും, ഉപയോഗശൂന്യമായ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങൾ കൂടുതൽ ക്രമരഹിതമാണെന്നും നമുക്ക് പറയാൻ കഴിയും. ഉപയോഗശൂന്യമായ ഊർജ്ജത്തിന്റെ രൂപങ്ങൾ ആന്തരിക ഊർജ്ജവും താപവുമാണ്... നിലത്ത് പതിച്ചതിനുശേഷം, മാമ്പഴം ഒരിക്കലും മുകളിലേക്ക് തെന്നിമാറുന്നില്ല, കാരണം ആന്തരിക ഊർജ്ജം ഗതികോർജ്ജമായി മാറുന്നു...

പുസ്തകം തള്ളിക്കഴിഞ്ഞാൽ പുസ്തകം നീങ്ങുന്നു. ഘർഷണത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം പുസ്തകത്തിന്റെ ചലനം നിർത്തുന്നു... ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, പുസ്തകത്തിന്റെ ഗതികോർജ്ജം താപമായി മാറിയിരിക്കുന്നു (ഘർഷണം മൂലമാണ് താപം ഉണ്ടാകുന്നത്). വാസ്തവത്തിൽ, താപം ഗതികോർജ്ജമായി മാറിയതിനാൽ, ഇപ്പോഴും പുസ്തകം നമ്മിലേക്ക് വഴുതിവീഴുന്നില്ല... ഈ രണ്ട് ഉദാഹരണങ്ങളും കാണിക്കുന്നത് താപം ഉപയോഗശൂന്യമായ രണ്ട് ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളാണെന്നാണ്. ഉപയോഗശൂന്യമായ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങൾ ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, താപത്തിനും ആന്തരിക ഊർജ്ജത്തിനും ഉയർന്ന ക്രമക്കേട് ഉണ്ടെന്ന് നമുക്ക് പറയാം...

അടിസ്ഥാനപരമായി, ഊർജ്ജത്തിന്റെ രൂപം, ഉപയോഗപ്രദമായ ഒരു ഊർജ്ജ രൂപത്തിൽ നിന്ന് ഉപയോഗശൂന്യമായ ഒരു ഊർജ്ജ രൂപത്തിലേക്ക് മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയ എല്ലായ്പ്പോഴും ക്രമക്കേട് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു... ഭാഷയിൽ, ഊർജ്ജത്തിന്റെ രൂപം മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയിൽ എൻട്രോപ്പി എല്ലായ്പ്പോഴും വർദ്ധിക്കുന്നു... കാലക്രമേണ എൻട്രോപ്പി എല്ലായ്പ്പോഴും വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ, ഉപയോഗപ്രദമായ എല്ലാ ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളും ഉപയോഗശൂന്യമായ രൂപങ്ങളായി മാറും. ഊർജ്ജത്തിന്റെ രൂപം മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയിൽ ഊർജ്ജം എല്ലായ്പ്പോഴും സംരക്ഷിക്കപ്പെടും, എന്നാൽ ക്രമീകൃതവും ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്നതുമായ ഊർജ്ജ രൂപം ക്രമരഹിതമായ രൂപത്തിലേക്ക് മാറുന്നു, ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല...

എൻട്രോപ്പിയും സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകളും

മുമ്പ്, നമ്മൾ ചർച്ച ചെയ്തത് എൻട്രോപ്പി എന്നത് ക്രമക്കേടിന്റെ അളവുകോലാണ് എന്നാണ്. ഓരോ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയും അടിസ്ഥാനപരമായി ഉയർന്ന ക്രമക്കേടിന്റെ അവസ്ഥയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഈ ആശയം അമൂർത്തവും അവ്യക്തവുമായി തോന്നിയേക്കാം. എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയം നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ, നമുക്ക് ഒരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ സമീപനം ഉപയോഗിക്കാം. ഒരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ സമീപനം ഉപയോഗിച്ച് എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയം മനസ്സിലാക്കാൻ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചത് ലുഡ്‌വിഗ് ബോൾട്ട്‌സ്മാൻ (1844–1906) ആണ്.

ഈ ലേഖനത്തിന്റെ തുടക്കത്തിൽ, ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മാവസ്ഥയെ വിവരിക്കുന്ന ഒരു അളവാണ് എൻട്രോപ്പി എന്ന് വിശദീകരിച്ചിരുന്നു. മാക്രോസ്കോപ്പിക് അവസ്ഥകളെ വിവരിക്കുന്ന അളവുകൾ നേരിട്ട് അറിയാൻ കഴിയും, എന്നാൽ സൂക്ഷ്മാവസ്ഥകളെ വിവരിക്കുന്ന അളവുകൾ അങ്ങനെയല്ല. സൂക്ഷ്മാവസ്ഥ മനസ്സിലാക്കാൻ, മാക്രോസ്കോപ്പിക്, സൂക്ഷ്മാവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം.

നിങ്ങളുടെ കൈവശം നൂറ് രൂപ നാണയമുണ്ടോ? നൂറ് രൂപ നാണയത്തിന് രണ്ട് വശങ്ങളുണ്ട്: ഒരു വശത്ത് ഒരു ഗരുഡ പക്ഷിയും മറുവശത്ത് 100 രൂപ എന്ന വാക്കും ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങളുടെ കൈവശം നാനൂറ് രൂപ നാണയങ്ങളുണ്ടെങ്കിൽ... നിങ്ങൾ നാനൂറ് രൂപ നാണയങ്ങളും തറയിൽ എറിഞ്ഞാൽ, ഒരു എറിയലിൽ അഞ്ച് വ്യത്യസ്ത ഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാകും:

ആദ്യം, ഗരുഡ പക്ഷിയുടെ എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു (4 ചിത്രങ്ങൾ);

രണ്ടാമതായി, ഗരുഡ പക്ഷിയുടെ 3 ചിത്രങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, നൂറ് രൂപയുടെ 1 എഴുത്ത് (3 ചിത്രങ്ങൾ, 1 എഴുത്ത്);

മൂന്നാമതായി, ഗരുഡ പക്ഷിയുടെ 2 ചിത്രങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, 2 വാക്കുകൾ നൂറ് രൂപ (2 ചിത്രങ്ങൾ, 2 വാക്കുകൾ);

നാലാമതായി, ഒരു ഗരുഡ പക്ഷിയുടെ 1 ചിത്രം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, 3 വാക്കുകൾ നൂറ് രൂപ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു (1 ചിത്രം, 3 വാക്കുകൾ);

അഞ്ചാമതായി, നൂറ് റുപ്പിയ എന്ന വാക്കുകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു (4 വാക്കുകൾ)...

ഈ അഞ്ച് സാധ്യമായ പ്രതിബിംബങ്ങളെയോ രചനകളെയോ നമ്മൾ മാക്രോസ്കോപ്പിക് അവസ്ഥകൾ (മാക്രോ = വലുത്) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, നാല് നാണയങ്ങളെ ചിത്രങ്ങളോ രചനകളോ ആയി പ്രതിനിധീകരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, നമ്മൾ സൂക്ഷ്മമായ അവസ്ഥകൾ (മൈക്രോ = ചെറുത്) പ്രസ്താവിക്കുകയാണ്.

ഒരു എറിയലിൽ, 16 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളുണ്ട് (ഓരോ നാണയത്തിനും രണ്ട് അവസരങ്ങളുണ്ട്. നാല് നാണയങ്ങൾക്ക് 16 അവസരങ്ങളുണ്ട് = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). ഏറ്റവും വലിയ സാധ്യത 2 ചിത്രങ്ങളും 2 എഴുത്തുകളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുക എന്നതാണ് (ആകെ 16 സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളിൽ 6 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളുണ്ട് - 6/16 x 100% = 37,5%). മറുവശത്ത്, ഏറ്റവും ചെറിയ സാധ്യത 4 ചിത്രങ്ങളോ 4 എഴുത്തുകളോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുക എന്നതാണ് (ഓരോന്നിനും 1 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥയുണ്ട് - 1/16 x 100% = 6,25%). നമ്മൾ ഇവിടെ ചർച്ച ചെയ്യുന്നത് അവസരം അല്ലെങ്കിൽ സാധ്യത മാത്രമാണ്... നമ്മൾ 16 തവണ നാണയങ്ങൾ എറിഞ്ഞാൽ, 2 ചിത്രങ്ങളും 2 എഴുത്തുകളും 6 തവണ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുമെന്ന് ഉറപ്പില്ല. എന്നാൽ നമ്മൾ ആയിരക്കണക്കിന് തവണ നാണയങ്ങൾ എറിഞ്ഞാൽ, 2 ചിത്രങ്ങളും 2 എഴുത്തുകളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത 37,5% അടുക്കും.

അത് തെളിയിക്കുന്നതാണ് നല്ലത്... ദയവായി നാനൂറ് രൂപ നാണയങ്ങൾ 100 തവണ എറിയുക (നിങ്ങൾക്ക് കഴിയുമെങ്കിൽ 1000 തവണ 😉). ഒരു ടോസിൽ ലഭിച്ച ഡാറ്റ രേഖപ്പെടുത്തുക... നാണയങ്ങൾ 100 തവണ എറിഞ്ഞതിനുശേഷം, 2 ചിത്രങ്ങളും 2 എഴുത്തുകളും ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നത് നിങ്ങൾ കണ്ടെത്തും. ടോസുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്തോറും 2 ചിത്രങ്ങളും 2 എഴുത്തുകളും ലഭിക്കാനുള്ള സാധ്യത മൊത്തം ടോസുകളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ 37,5% അടുക്കുന്നു.

മുമ്പ് നമ്മൾ 4 നാണയങ്ങൾ മാത്രമേ നോക്കിയിരുന്നുള്ളൂ. നാണയങ്ങളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിപ്പിച്ചാൽ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, നമുക്ക് 100 നാണയങ്ങൾ ഉണ്ട്... ഒരു ടോസിൽ, 2 100 = 1,27 x 10 30 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളുണ്ട്... ഏറ്റവും വലിയ സാധ്യത 50 ചിത്രങ്ങളും 50 എഴുത്തുകളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടാനുള്ള സാധ്യതയാണ് (ആകെയുള്ള 1,27 x 10 30 സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളിൽ 1,01 x 10 29 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളുണ്ട്). നേരെമറിച്ച്, ഏറ്റവും ചെറിയ സാധ്യത 100 ചിത്രങ്ങളോ 100 എഴുത്തുകളോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാനുള്ള സാധ്യതയാണ് (ആകെയുള്ള 1,27 x 10 30 സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകളിൽ ഓരോന്നിനും 1 സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥ മാത്രമേയുള്ളൂ). വളരെ ചെറുതും മിക്കവാറും അസാധ്യവുമാണ്... നമുക്ക് 1000 നാണയങ്ങൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, 1000 ചിത്രങ്ങളോ 1000 എഴുത്തുകളോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത തീർച്ചയായും ഇതിലും ചെറുതും കൂടുതൽ കൂടുതൽ അസാധ്യവുമാണ്.

എൻട്രോപ്പി എന്ന ആശയവുമായി ഇതിനെ ബന്ധപ്പെടുത്തുന്നതിന്, എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും അല്ലെങ്കിൽ എല്ലാ വാചകവും ഒരു ക്രമീകൃത ക്രമീകരണത്തിലാണെന്നും, പകുതി ചിത്രങ്ങളും പകുതി വാചകവും ഒരു ക്രമരഹിതമായ ക്രമീകരണത്തിലാണെന്നും നമുക്ക് അനുമാനിക്കാം. നാണയങ്ങളുടെ എണ്ണം കൂടുന്തോറും, ഒരു ക്രമീകൃത ക്രമീകരണം (എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും അല്ലെങ്കിൽ മുഴുവൻ വാചകവും) ലഭിക്കാനുള്ള സാധ്യതയോ സാധ്യതയോ കുറയുകയും അത് മിക്കവാറും അസാധ്യമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ക്രമരഹിത ക്രമീകരണത്തിന് (പകുതി ചിത്രങ്ങളും പകുതി വാചകവും) വളരെ വലിയ സാധ്യതയോ അവസരമോ ഉണ്ട്. ഈ ഫലത്തിൽ നിന്ന്, ക്രമരഹിതത സാധ്യതയുമായി അടുത്ത ബന്ധമുള്ളതായി തോന്നുന്നു. ഏറ്റവും സാധ്യതയുള്ള അവസ്ഥ ഒരു ക്രമരഹിത അവസ്ഥയാണ്, അതേസമയം ഏറ്റവും സാധ്യതയില്ലാത്ത അവസ്ഥ ഒരു ക്രമീകൃത അവസ്ഥയാണ്.

നമ്മൾ നേരത്തെ ചർച്ച ചെയ്ത തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ പൊതുവായ പ്രസ്താവന, എല്ലാ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയിലും എൻട്രോപ്പി അല്ലെങ്കിൽ ഡിസോർഡർ എല്ലായ്പ്പോഴും വർദ്ധിക്കുന്നുവെന്ന് പറയുന്നു. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ ഈ പ്രസ്താവനയെ ഒരു സാധ്യതാ പ്രസ്താവനയായി മനസ്സിലാക്കാം. ഇതിനർത്ഥം പ്രപഞ്ചത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന ഓരോ പ്രക്രിയയും ഏറ്റവും വലിയ സാധ്യതയോ അവസരമോ ഉള്ള ഒന്നാണ് എന്നാണ്. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമം എല്ലാ മാറ്റാനാവാത്ത പ്രക്രിയയിലും എൻട്രോപ്പി കുറയുന്നത് നിരോധിക്കുന്നില്ല, പക്ഷേ സാധ്യത വളരെ ചെറുതാണ്, മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്. നേരെമറിച്ച്, എൻട്രോപ്പിയിലെ വർദ്ധനവിന് വളരെ വലിയ സാധ്യതയുണ്ട്. നമ്മൾ നേരത്തെ പരിഗണിച്ച പെന്നികളുടെ എണ്ണം 100 മാത്രമായിരുന്നു... വാസ്തവത്തിൽ, ഒരു മോളിൽ 6,02 x 1023 ^{തന്മാത്രകളുണ്ട്} ... ഇത് വളരെ വലിയ സംഖ്യയാണ്. ഈ സംഖ്യയുടെ സാധ്യമായ സൂക്ഷ്മ അവസ്ഥകൾ തീർച്ചയായും വളരെ വലുതാണ്, അതിനാൽ ക്രമത്തിന്റെ സാധ്യത വളരെ ചെറുതാണ്, മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്...

ഒരു ഗ്ലാസ് തറയിൽ വീണാൽ, തറയിൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഗ്ലാസ് കഷണങ്ങൾ വീണ്ടും കൂടിച്ചേർന്ന് മുമ്പത്തെപ്പോലെ ഒരു മുഴുവൻ ഗ്ലാസ് രൂപപ്പെടാം. എന്നാൽ ഇത് സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത വളരെ ചെറുതാണ്, അത് അസാധ്യമാണ്... ഗ്ലാസ് ഇപ്പോഴും കേടുകൂടാതെയിരിക്കുമ്പോൾ, തന്മാത്രകളുടെ സ്ഥാനം കൂടുതൽ ക്രമീകൃതമായിരിക്കും. ഗ്ലാസ് കഷണങ്ങൾ നിലത്ത് ചിതറിക്കിടക്കുന്ന തരത്തിൽ ഗ്ലാസ് വീഴുന്നതുവരെ അത് പൊട്ടുമ്പോൾ, തന്മാത്രകളുടെ സ്ഥാനം ക്രമരഹിതമാകും. ക്രമീകൃതമായ ഒരു സ്ഥാനത്തേക്ക് മടങ്ങാനുള്ള സാധ്യത വളരെ ചെറുതാണ്, ഗ്ലാസ് തന്മാത്രകൾ വീണ്ടും കൂടിച്ചേരുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. നമ്മൾ ഒരു ചൂടുള്ള വസ്തുവിനെയും തണുത്ത വസ്തുവിനെയും സ്പർശിച്ചാൽ, ചൂടുള്ള വസ്തുവിൽ നിന്ന് തണുത്ത വസ്തുവിലേക്ക് താപം സ്വയം പ്രവഹിക്കും... ചൂടുള്ള വസ്തുക്കൾക്ക് ക്രമരഹിതമായും വേഗത്തിലും ചലിക്കുന്ന തന്മാത്രകളുണ്ട്, മറുവശത്ത് തണുത്ത വസ്തുക്കളെ നിർമ്മിക്കുന്ന തന്മാത്രകളുടെ ചലനം വളരെ വേഗത്തിലല്ല. വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഈ തന്മാത്രകൾ പരസ്പരം ഇടിക്കാനോ തണുത്ത വസ്തുവിലേക്ക് കടക്കാനോ ഉള്ള സാധ്യത സാവധാനം ചലിക്കുന്ന തന്മാത്രകളുടെ സാധ്യതയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്... വേഗതയുള്ളവർക്ക് അത് ലഭിക്കും 😉 ചൂട് ഒരു തണുത്ത വസ്തുവിൽ നിന്ന് ചൂടുള്ള വസ്തുവിലേക്ക് നീങ്ങാൻ കഴിയും, പക്ഷേ ഇത് സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കുറവാണ്.

മുകളിലുള്ള ചിത്രത്തിലെ നീലയും ചുവപ്പും നിറത്തിലുള്ള മാർബിളുകൾക്ക് അവയുടെ യഥാർത്ഥ, പതിവ് ക്രമീകരണത്തിലേക്ക് മടങ്ങാൻ കഴിയും. എന്നാൽ ക്രമീകൃതമായ ക്രമീകരണത്തിലേക്ക് മടങ്ങാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കുറവാണ്. ക്രമരഹിതമായ ക്രമീകരണത്തിന് വളരെ വലിയ സാധ്യതയുണ്ട്. അതുപോലെ, ഒരു അടച്ച പാത്രത്തിൽ വാതകം അനുഭവിക്കുന്ന സ്വതന്ത്ര വികാസത്തോടെ. കണ്ടെയ്നറിന് രണ്ട് അറകളുണ്ട്, അവിടെ രണ്ട് അറകളും ഒരു തടസ്സത്താൽ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. തുടക്കത്തിൽ, വാതകം ഇടത് അറയിലാണ്. തടസ്സം നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ, വാതക തന്മാത്രകൾ വലത് അറയിലേക്ക് കടക്കാൻ കൂട്ടത്തോടെ എത്തും. വലത് അറ ശൂന്യമാണ്, അതേസമയം ഇടത് അറയിൽ ക്രമരഹിതമായി ചലിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. തടസ്സം നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ, തന്മാത്രകൾക്ക് ശൂന്യമായ അറയിലേക്ക് കടക്കാൻ വലിയ സാധ്യതയുണ്ട്. രണ്ട് അറകളുള്ള കണ്ടെയ്നറിന്റെ മുഴുവൻ വ്യാപ്തവും തന്മാത്രകൾ നിറച്ച ശേഷം, എല്ലാ തന്മാത്രകൾക്കും ഇടത് അറ വീണ്ടും നിറയ്ക്കാൻ കഴിയുമോ? അത് സാധ്യമാണ്, പക്ഷേ സാധ്യത വളരെ ചെറുതാണ്. ഒരു മോളിൽ മാത്രം 6,02 x 1023 ^{തന്മാത്രകളുണ്ട്} ... എല്ലാ തന്മാത്രകളും ഇടത് അറയിലായിരിക്കാനുള്ള സാധ്യത ഒരു ദശലക്ഷത്തിൽ 1 ആണ്. ഒരു ദശലക്ഷത്തിൽ ഒന്ന് എന്നത് വളരെ ചെറിയ സാധ്യതയാണ്, മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്...

പ്രപഞ്ചത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന ഓരോ പ്രക്രിയയും ഏറ്റവും സാധ്യതയുള്ള പ്രക്രിയയാണെന്ന് തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം നമ്മോട് പറയുന്നു. പ്രകൃതിയിൽ ഒരു പ്രക്രിയ (ഉയർന്ന എൻട്രോപ്പിയിലേക്ക്) പോകുന്ന ദിശ ആകസ്മികത അല്ലെങ്കിൽ സാധ്യതയാൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു... ക്രമക്കേട് സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കൂടുതലാണ്, അതിനാൽ അത് സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ്...

എൻട്രോപ്പി = സമയത്തിന്റെ അമ്പ്

എൻട്രോപ്പിയെ സമയത്തിന്റെ അമ്പ് എന്നും വിളിക്കുന്നു, കാരണം അത് സമയം കടന്നുപോകുന്ന ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. എല്ലാ പ്രകൃതി പ്രക്രിയയുടെയും ദിശ ക്രമക്കേടിലേക്കാണ്. വിപരീതം, അതായത് ക്രമക്കേട് തന്നെ ക്രമമായി മാറുന്നത് നമ്മൾ നിരീക്ഷിച്ചാൽ, സംഭവം വിപരീതമാണെന്ന് നമുക്ക് പറയാം. തറയിൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഗ്ലാസ് ശകലങ്ങൾ വീണ്ടും കൂടിച്ചേർന്ന് ഒരു മുഴുവൻ ഗ്ലാസ് രൂപപ്പെടുന്നത് നമ്മൾ കണ്ടാൽ, സംഭവം വിപരീതമാണെന്ന് നമുക്ക് പറയാം. ഇത് നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ ഒരിക്കലും സംഭവിക്കുന്നില്ല, അങ്ങനെ സംഭവിച്ചാൽ, അത് താപഗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തെ ലംഘിക്കും. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സമയം ഒരിക്കലും പിന്നോട്ട് നീങ്ങുന്നില്ല, ക്രമക്കേട് ഒരിക്കലും യാന്ത്രികമായി ക്രമത്തിലേക്ക് മാറുന്നില്ല. നമ്മുടെ ജീവിതത്തിൽ ഏറ്റവും സാധ്യതയുള്ളതും സ്ഥിരവുമായ സംഭവം ക്രമം എല്ലായ്പ്പോഴും ക്രമക്കേടിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു എന്നതാണ്; സമയം എല്ലായ്പ്പോഴും പിന്നോട്ട് നീങ്ങുന്നില്ല, മുന്നോട്ട് നീങ്ങുന്നു. ഒരു വൃദ്ധൻ ഒരു കുഞ്ഞായി മാറുകയാണെങ്കിൽ, ഇത് അസാധാരണവും താപഗതികത്തിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ ലംഘനവുമാണെന്ന് നമ്മൾ കണക്കാക്കും.