انټروپي

انټروپي ماده

په تیرو بحثونو کې، موږ د ترموډینامیک د دوهم قانون څو ځانګړي بیانونه مطالعه کړل. دا باید په یاد ولرئ چې دا ځانګړي بیانونه یوازې ځینې نه بدلیدونکي پروسې تشریح کولی شي. د کلاوسیوس بیان یوازې د تودوخې لیږد او د یخچال د کاري اصل سره د هغې اړیکه تشریح کوي. د کیلوین او پلانک بیانونه د یخچال د کاري اصل سره تړاو لري. د تودوخې انجن. په اصل کې، دا دوه بیانونه د تودوخې لیږد سره تړاو لري. ډیری نورې نه بدلیدونکې پروسې شتون لري چې د دې دوو بیانونو په کارولو سره نشي تشریح کیدی.

د ترموډینامیک د دوهم قانون ځانګړی بیان نشي کولی ټولې نه بدلېدونکې پروسې تشریح کړي، نو موږ یوې ډیرې عمومي بیان ته اړتیا لرو. تمه کیږي چې دا عمومي بیان به ټولې نه بدلېدونکې پروسې تشریح کړي چې په کایناتو کې پیښیږي. د ترموډینامیک د دوهم قانون عمومي بیان یوازې د نولسمې پیړۍ په نیمایي کې د انټروپي (S) په نوم مقدار له لارې جوړ شو. انټروپي د بې نظمۍ د اندازې په توګه فکر کیدی شي. د انټروپي مقدار لومړی د کلاوسیوس لخوا معرفي شو او د کارنوټ دورې (د تودوخې یو بشپړ انجن) څخه اخیستل شوی. د کلاوسیوس په وینا، د سیسټم لخوا تجربه شوي انټروپي کې د بدلون شدت، کله چې سیسټم په ثابت حرارت کې اضافي تودوخه (Q) ترلاسه کوي، د معادلې لخوا څرګندیږي:

انټروپي هغه مقدار دی چې د یو سیسټم مایکروسکوپي حالت بیانوي او له همدې امله په مستقیم ډول نشي اندازه کیدی. موږ یوازې د انټروپي بدلون معاینه کوو. په سیسټم کې د انرژۍ بدلون ته ورته. د ترموډینامیک لومړی قانون.

د مثال پوښتنه ۱:

په یوه کانټینر کې د ګازو یوه اندازه د اډیابټیک انبساط څخه تیریږي. د ګازو په انټروپي کې بدلون څه شی دی؟

بحث

د اډیابټیک پروسې په جریان کې، هیڅ شتون نلري تودوخه چې سیسټم ته ننوځي یا وځي (ګاز). ځکه چې Q = 0 بیا ΔS = 0. د سیسټم انټروپي نه بدلیږي، چې ثابت هم بلل کیږي. د اډیابټیک کمپریشن په اړه څه؟ دا په اصل کې ورته دی. د اډیابټیک کمپریشن په جریان کې، هیڅ تودوخه سیسټم ته نه ننوځي یا نه وځي (Q = 0). له همدې امله، د سیسټم انټروپي ثابت دی.

د مثال پوښتنه ۱:

د کارنوټ انجن په 500 K کې 2000 J تودوخه ترلاسه کوي، کار کوي او په 350 K کې یو ټاکلی مقدار تودوخه ردوي. د رد شوي تودوخې اندازه او په انجن کې د انټروپي ټول بدلون د یوې دورې په جریان کې معلوم کړئ.

بحث

که چیرې سیسټم تودوخه ترلاسه کړي، Q مثبت دی، که چیرې سیسټم تودوخه خوشې کړي، Q منفي دی. د دې قضیې لپاره سیسټم د کارنوټ انجن دی.

د یوې دورې په جریان کې، د کارنوټ انجن دوه بیرته راګرځیدونکي ایزوترمل پروسې (ایسوترمل توسیع + ایزوترمل کمپریشن) او دوه بیرته راګرځیدونکي اډیابټیک پروسې (اډیابټیک توسیع او اډیابټیک کمپریشن) څخه تیریږي. د اډیابټیک پراخیدو او کمپریشن پروسو په جریان کې، هیڅ تودوخه سیسټم ته نه ننوځي او نه پریږدي (Q = 0). څرنګه چې Q = 0، د اډیابټیک پروسې په جریان کې د انټروپي بدلون = 0.

د ایزوترمل پراخېدو په جریان کې، انجن د 500 K په تودوخه (T) کې 2000 J تودوخه (Q) جذبوي. ځکه چې انجن تودوخه جذبوي، Q مثبت دی. د ایزوترمل پراخېدو په جریان کې د انجن په انټروپي کې بدلون دا دی:

د ایزوترمل کمپریشن په جریان کې، انجن د 350 K په تودوخه (T) کې د 1400 J تودوخه (Q) ردوي. ځکه چې انجن تودوخه ردوي، Q منفي نښه لري. د ایزوترمل کمپریشن په جریان کې د انجن په انټروپي کې بدلون دا دی:

د انټروپي ټول بدلون = 4 J/K − 4 J/K = 0

د مثال پوښتنه ۱:

د تودوخې انجن د 300 درجو په حرارت کې 600 جولونه تودوخه (Q) ترلاسه کوي ^oج، د کار کولو او د 100 په حرارت کې د تودوخې یوه ټاکلې اندازه خوشې کول ^oج. د یوې دورې په جریان کې د انجن کې د رد شوي تودوخې اندازه او د انټروپي ټول بدلون معلوم کړئ...

بحث

T_H = 300 K

Q_H = ۷۹،۴۸۰ جي

T_L = 100 K

Q_L =؟

د یوې دورې په جریان کې، د کارنوټ انجن دوه بیرته راګرځیدونکي ایزوترمل پروسې (ایسوترمل توسیع + ایزوترمل کمپریشن) او دوه بیرته راګرځیدونکي اډیابټیک پروسې (اډیابټیک توسیع او اډیابټیک کمپریشن) څخه تیریږي. د اډیابټیک پراخیدو او کمپریشن پروسو په جریان کې، هیڅ تودوخه سیسټم ته نه ننوځي او نه پریږدي (Q = 0). څرنګه چې Q = 0، د اډیابټیک پروسې په جریان کې د انټروپي بدلون = 0.

د ایزوترمل پراخېدو په جریان کې، انجن د 300 K په تودوخه (T) کې 600 J تودوخه (Q) جذبوي. ځکه چې انجن تودوخه جذبوي، Q مثبت دی. د ایزوترمل پراخېدو په جریان کې د انجن په انټروپي کې بدلون دا دی:

د ایزوترمل کمپریشن په جریان کې، انجن د 100 K په تودوخه (T) کې د 200 J تودوخه (Q) ردوي. ځکه چې انجن تودوخه ردوي، Q منفي نښه لري. د ایزوترمل کمپریشن په جریان کې د انجن په انټروپي کې بدلون دا دی:

د انټروپي ټول بدلون = 2 J/K − 2 J/K = 0

د مثال په توګه د دوهمې پوښتنې او د مثال په توګه د دریمې پوښتنې څخه، داسې ښکاري چې د بیرته راګرځیدونکي پروسې لپاره د انټروپي ټول بدلون = 0 دی. په بل عبارت، په بیرته راګرځیدونکي پروسه کې، ټول انټروپي تل ثابت وي.

د مثال پوښتنه ۱:

د دوه کیلو ګرامه یخ مکعب تودوخه صفر ده ^oج. د یخ ټوټې په یوه کانتینر کې ځای پر ځای کیږي او په لمر کې وچیږي. ځکه چې دوی د هوا او لمر څخه اضافي تودوخه ترلاسه کوي، یخ ویلې کیږي. د یخ انټروپي کې بدلون معلوم کړئ. (د اوبو د فیوژن تودوخه = 3,34 x 10⁵ (جون/کیلوګرامه)

بحث

د یخ وزن = ۱ کیلوګرامه

د یخ تودوخه = 0 ^oج + ۲۷۳ = ۱۰۰۰ کيلو واټ

د اوبو د فیوژن تودوخه = 3,34 x 10 5 J/kg

هغه تودوخه چې د دوه کیلو ګرامو یخ په اوبو کې د ویلې کولو لپاره اړینه ده:

Q = mL

ق = (۱ کیلوګرامه)(۲.۲۵۶ x ۱۰⁵ (جون/کیلوګرامه)

ق = ۲۲۵۶ x ۱۰⁵ J

ق = ۲۲۵۶ x ۱۰³ J

د ویلې کېدو په پروسه کې (له یخ څخه تر اوبو پورې)، تودوخه ثابته وي. ځکه چې تودوخه ثابته وي، د یخ انټروپي کې بدلون محاسبه کیږي.

د مثال پوښتنه ۱:

د اوبو یو ګیلاس د ۲۶ درجې تودوخې سره ^oد سانتي ګراد په ۲۲ تودوخه کې د یو ګیلاس اوبو سره مخلوط شوی ^oج. که چیرې په ګیلاس کې د اوبو وزن = 2 کیلوګرامه وي، نو د اوبو د انټروپي بدلون معلوم کړئ. فرض کړئ چې ګرمې اوبه او سړې اوبه په یوه تړل شوي، ښه موصل شوي کانټینر کې مخلوط شوي دي. د تودوخې لیږد یوه نه بدلیدونکې پروسه ده.

بحث

د اوبو مخصوصه تودوخه (c) = 4180 J/kg C^o

د اوبو وزن = ۲ کیلوګرامه (د اوبو ورته وزن).

ځکه چې د اوبو کتله یو شان ده، د مخلوط وروستۍ تودوخه = 24 ^oسي (26) ^oC+22 ^oج / ۲ = ۲۴ ^oج / ۲ = ۲۴ ^oC).

د ګرمو اوبو لخوا د تودوخې اندازه چې کله د هغې تودوخه له 26 څخه راټیټه شي نو خوشې کیږي ^oسي - 24 ^oج:

پوښتنه = mc ΔT = (2 کیلوګرامه) (4180 J/kg سانتي ګراد^o)(۵۰ ^oسي - 24 ^oج) = (۲ کیلوګرامه) (۴۱۸۰ جور/کیلو سانتي ګراد^o)(۵۰ ^oج) = ۱۶۷۲۰ ج

د سړو اوبو لخوا جذب شوي تودوخې اندازه کله چې د هغې تودوخه د 22 درجو سانتي ګراد څخه 24 درجو سانتي ګراد ته لوړه شي:

پوښتنه = mc ΔT = (2 کیلوګرامه) (4180 J/kg سانتي ګراد^o)(۵۰ ^oسي - 22 ^oج) = (۲ کیلوګرامه) (۴۱۸۰ جور/کیلو ګرامه سانتي ګراد^o)(۵۰ ^oج) = ۱۶۷۲۰ ج

د انټروپي ټول بدلون = د ګرمو اوبو انټروپي کې بدلون + د سړو اوبو انټروپي کې بدلون

د ګرمو اوبو اوسط تودوخه = (26 ^oC+24 ^oج) / ۲ = ۵۰ ^oج / ۲ = ۲۴ ^oج ‐‐‐‐ ۲۵ + ۲۷۳ = ۲۹۸ کېلو واټ

د سړو اوبو د تودوخې اوسط = (22 ^oC+24 ^oج) / ۲ = ۵۰ ^oج / ۲ = ۲۴ ^oج ‐‐‐‐ ۲۵ + ۲۷۳ = ۲۹۸ کېلو واټ

ګرمې اوبه تودوخه خپروي، نو Q منفي دی. برعکس، سړې اوبه تودوخه جذبوي، نو Q مثبت دی. د Q نښې کنوانسیون (د ترموډینامیک لومړی قانون) په یاد ولرئ.

Δ S ټول = Δ S ګرمې اوبه + Δ S سړې اوبه

ΔS ټول = 56,107 J/K + 56,486 J/K

Δ S ټول = 0,379 J/K

ټول انټروپي د 0,379 J/K په اندازه زیاتیږي

که څه هم د سیسټم د ځینو برخو انټروپي کمیږي (−56,107 J/K)، د سیسټم د ځینو برخو انټروپي په لویه کچه (+56,486 J/K) زیاتیږي نو ټول انټروپي تل زیاتیږي (+0,379 J/K).

په یوه نه بدلیدونکي پروسه کې د ټول انټروپي زیاتوالی نه یوازې د ګرمو او سړو اوبو د مخلوط ترمنځ د تودوخې لیږد لپاره پلي کیږي چې موږ پورته تحلیل کړی، بلکه د ساینس پوهانو لخوا مطالعه شوي ټولو قضیو لپاره هم پلي کیږي. که پروسه بیرته راګرځیدونکي وي نو ټول انټروپي تل ثابت پاتې کیږي. که پروسه بیرته راګرځیدونکي وي نو ټول انټروپي تل زیاتیږي.

په اصل کې، زموږ په ورځني ژوند کې ټولې طبیعي پروسې نه بدلېدونکې دي، نو ټول انټروپي په حتمي ډول زیاتیږي. دا حقیقت په لاندې کرښه کې لنډیز شوی دی:

په یوه نه بدلیدونکي پروسه کې، د سیسټم او شاوخوا چاپیریال ټول انټروپي تل زیاتیږي.

دا په ایټالیک ډول لیکل شوې جمله د ترموډینامیک د دوهم قانون عمومي بیان دی. د ترموډینامیک دوهم قانون د فزیک د نورو قوانینو څخه یو څه توپیر لري. فزیکي قوانین معمولا د مساواتو په توګه څرګندیږي (د مثال په توګه، د نیوټن قوانین) یا د ساتنې قوانینو په توګه (د مثال په توګه، د انرژۍ د ساتنې قانون).

انټروپي د بې نظمۍ اندازه ده

انټروپي د بې نظمۍ یوه اندازه ګڼل کیدی شي. د ترموډینامیک د دوهم قانون د عمومي بیان سره سم، بې نظمۍ په نه بدلیدونکي پروسو کې زیاتیږي. په بل عبارت، هر نه بدلیدونکی پروسه په اصل کې د بې نظمۍ حالت ته لار هواروي. دلته د بې نظمۍ معنی ممکن روښانه نه وي، نو دا به د نه بدلیدونکي پروسو د مثالونو په کارولو سره تشریح شي چې په ورځني ژوند کې پیښیږي.

دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د انټروپي مفهوم په اصل کې یوازې د نه بدلیدونکي پروسو سره تړاو درلود چې پکې د انرژۍ په بڼه او د انرژۍ لیږد کې بدلونونه شامل دي. د خپل ډډ څخه خوشې کیدو او په آزاده توګه تر هغه وخته پورې راښکته کیدو وروسته چې ځمکې ته ورسیږي، آم هیڅکله پورته نه ښویږي. هغه کتاب چې موږ یې فشار ورکوو او بیا ودروو هیڅکله بیرته زموږ په لور نه خوځیږي. دا د نه بدلیدونکي پروسو ځینې مثالونه دي چې د انرژۍ په بڼه کې بدلونونو او له یو شی څخه بل شی ته د انرژۍ لیږد پورې اړه لري. دا پروسې یوازې په یوه لوري کې پیښیږي، مګر هیڅکله په مخالف لوري کې نه. آم هیڅکله پخپله پورته نه ښویږي ځکه چې داخلي انرژي بدل شوی حرکي انرژيکتاب هیڅکله زموږ په لور نه ښویېږي ځکه چې د رګیدو له امله رامینځته شوې تودوخه په حرکي انرژي بدلیږي.

هغه نه بدلېدونکې پروسې چې په کایناتو کې پیښیږي نه یوازې د انرژۍ بڼو او د انرژۍ لیږد کې بدلونونو سره تړاو لري. د زیږون وروسته، موږ په ماشومانو، ماشومانو، ځوانانو، لویانو کې وده کوو، بیا زاړه او خراب کیږو او په پای کې مړه کیږو 😉 ایا تاسو کله هم یو زوړ سړی لیدلی چې په ماشوم بدلیږي؟ هیڅکله نه ... هغه ګرځنده تلیفون چې موږ یې کاروو د وخت په تیریدو سره ضعیف او خراب کیږي ... یو نوی موټر چې په پیل کې نرم او ځواکمن و د څو کلونو لپاره کارولو وروسته لږ نرم او ضعیف کیږي. ایا تاسو کله هم لیدلی چې یو زوړ موټر ناڅاپه بیا نوی کیږي؟ یا ستاسو د خوښې ګرځنده تلیفون هره ورځ نرم او ښه کیږي؟ هیڅکله نه ... د کارولو وروسته، ګرځنده تلیفون ضعیف او خراب کیږي. موټرونه ورته دي ... دا د نه بدلیدونکي پروسو ځینې مثالونه دي چې د انرژۍ بڼو او د انرژۍ لیږد کې بدلونونو سره هیڅ تړاو نلري .... اوس، وروسته له دې چې پوه شو چې ټول طبیعي پروسې چې په کایناتو کې پیښیږي نه بدلیدونکي دي، د انټروپي مفهوم پراخه کیږي. بحث نه یوازې ترموډینامیک پروسې پوښي بلکه په کایناتو کې ډیری نورې نه بدلیدونکي پروسې هم پکې شاملې دي.

اوس راځئ چې په ورځني ژوند کې د ځینو نه بدلیدونکو پروسو په اړه بحث وکړو. لومړی، راځئ چې یو ساده نه بدلیدونکي پروسې ته پام وکړو. دا یوازې یوه مقدمه ده، نو تاسو د انټروپي مفهوم او د نه بدلیدونکو پروسو سره د هغې اړیکې پوهیږئ.

د مثال په توګه، فرض کړئ چې تاسو یو شمیر سره او نیلي مرمرونه لرئ. مرمرونه په یوه کانټینر کې ځای پر ځای شوي دي. نیلي مرمرونه په ښکته کې په ښه توګه تنظیم شوي دي، پداسې حال کې چې سره مرمرونه په پورته کې په ښه توګه تنظیم شوي دي (کیڼ انځور). ستاسو د مرمرونو ترتیب په کانټینر کې خورا منظم ښکاري ... ښکته ټول نیلي دی، پورته ټول سور دی.

بیا، تاسو کانټینر پورته او ښکته وخوځوئ یا یې وخوځوئ. ځکه چې کانټینر پورته او ښکته حرکت کوي، د مرمرو ترتیب چې په پیل کې خورا منظم و، بیا غیر منظم کیږي (ښی انځور). سره او نیلي مرمرو سره یوځای کیږي 😉 هرڅومره چې تاسو یې وخوځوئ، د مرمرو ترتیب نور هم غیر منظم کیږي ... ایا دا ممکنه ده چې د وهلو وروسته، د مرمرو ترتیب د پخوا په څیر منظم شي؟ دا ناممکنه ده ... مهرباني وکړئ دا ثابت کړئ که تاسو باور نه لرئ. د مرمرو لپاره دا ناممکنه ده چې د پخوا په څیر منظم شي ... دا د نه بدلیدونکي پروسې یوه بیلګه ده. د نه بدلیدونکي پروسې تجربه کولو وروسته، د مرمرو ترتیب چې په پیل کې خورا منظم و، غیر منظم کیږي. منظمیت په بې نظمۍ بدل شوی دی ...

په نورو نه بدلیدونکو پروسو کې هم همداسې پیښیږي. کله چې موږ یو ګرم شی او یو سړه شی لمس کوو، تودوخه به په اتوماتيک ډول له ګرم شی څخه سړې شی ته جریان ولري ... د تماس دوه شیانو ورته تودوخې ته رسیدو وروسته تودوخه جریان ودروي. دا پروسه نه بدلیدونکی ده ... ښه، په پیل کې موږ د مالیکولونو دوه ترتیبونه لرو، یعنې هغه مالیکولونه چې لوی اوسط حرکي انرژي لري (هغه مالیکولونه چې ګرم شی جوړوي) او هغه مالیکولونه چې یو کوچنی اوسط حرکي انرژي لري (هغه مالیکولونه چې سړه شی جوړوي). وروسته له دې چې ګرم شی او سړه شی ورته تودوخې ته ورسیږي (مالیکولونه ورته اوسط حرکي انرژي لري)، موږ نور د مالیکولونو دوه ترتیبونه توپیر نشو کولی. د مالیکولونو ترتیب چې په پیل کې منظم و غیر منظم کیدو ته بدلیږي. د پورته مرمرونو ترتیب ته ورته ... وروسته له دې چې دوه شیان ورته تودوخې ته ورسیږي، د مالیکولونو منظم ترتیب په بې نظمۍ بدلیږي (بې نظمۍ د تودوخې د نه بدلیدونکي لیږد له امله زیاتیږي).

سربېره پردې، د تودوخې جریان د تودوخې انجن کې د لوړې تودوخې سیمې څخه ټیټ تودوخې سیمې ته د تودوخې جریان په توګه فکر کیدی شي. د لوړې تودوخې سیمې څخه ټیټ تودوخې سیمې ته د تودوخې جریان د تودوخې انجن ته اجازه ورکوي چې کار ترسره کړي. د تودوخې انجن د تودوخې جریان پرته کار نشي ترسره کولی. پدې توګه، موږ کولی شو د ګډوډۍ د اندازې او د کار ترسره کولو وړتیا ترمنځ اړیکه رامینځته کړو. ورته تودوخې ته رسیدو وروسته، د ګرمې شی څخه سړې شی ته د تودوخې نور جریان شتون نلري (بې نظمي زیاتیږي). څرنګه چې د تودوخې جریان نشتوالی د تودوخې انجن د کار کولو مخه نیسي، موږ کولی شو ووایو چې هغه سیسټم چې کار نشي ترسره کولی لوړ ګډوډي لري، پداسې حال کې چې هغه سیسټم چې کار ترسره کولی شي ټیټ ګډوډي لري ...

له دې پایلو څخه، موږ کولی شو د انرژۍ د بڼو او د ګډوډۍ د اندازې ترمنځ د اړیکو په اړه پایلې ترلاسه کړو. په اصل کې، د انرژۍ هغه بڼه چې د کار کولو لپاره کارول کیدی شي احتمالي انرژي ده. د اوبو جاذبه احتمالي انرژي د توربین حرکت کولو لپاره کارول کیدی شي. په تیلو کې کیمیاوي احتمالي انرژي د موټر حرکت کولو لپاره کارول کیدی شي. زموږ په بدن کې کیمیاوي احتمالي انرژي د کار کولو، سفر کولو، مطالعې کولو لپاره کارول کیدی شي ... د آم جاذبه احتمالي انرژي د کور په چت کې د لیک ترمیمولو لپاره کارول کیدی شي 😉 ځکه چې د انرژۍ ګټورې بڼې د کار کولو لپاره کارول کیدی شي، موږ کولی شو ووایو چې د انرژۍ ګټورې بڼې ډیرې منظمې دي، پداسې حال کې چې د انرژۍ بې ګټې بڼې ډیرې ګډوډې دي. د بې ګټې انرژۍ بڼې داخلي انرژي او تودوخه دي ... د ځمکې سره د ټکر وروسته، آم هیڅکله بیا پورته نه ښویږي ځکه چې داخلي انرژي په حرکي انرژي بدلیږي ...

وروسته له دې چې موږ کتاب فشار ورکړو، کتاب حرکت کوي. د رګونو شتون د کتاب حرکت بندوي ... پدې حالت کې، د کتاب متحرک انرژي په تودوخې بدله شوې (تودوخه د رګونو له امله رامینځته کیږي). په حقیقت کې، هغه کتاب چې لاهم زموږ په لور نه راښکته کیږي ځکه چې تودوخه په متحرک انرژي بدله شوې ده ... دا دوه مثالونه ښیې چې تودوخه د انرژۍ دوه بې ګټې بڼې دي. د انرژۍ بې ګټې بڼې د کار کولو لپاره نشي کارول کیدی. په دې توګه، موږ کولی شو ووایو چې تودوخه او داخلي انرژي لوړه بې نظمي لري ...

په اصل کې، د انرژۍ د بڼې د بدلولو پروسه، د انرژۍ له ګټورې بڼې څخه د انرژۍ بې ګټې بڼې ته تل ګډوډي زیاتوي... په سلیګ کې، انټروپي تل د انرژۍ د بڼې د بدلولو په پروسه کې زیاتیږي... ځکه چې انټروپي تل د وخت په تیریدو سره زیاتیږي، د انرژۍ ټول ګټور بڼې به بې ګټې بڼې ته بدل شي. انرژي به تل د انرژۍ د بڼې د بدلولو په پروسه کې خوندي شي، مګر د انرژۍ هغه بڼه چې منظمه وي او د کار کولو لپاره کارول کیدی شي په غیر منظم شکل بدلیږي او د کار کولو لپاره نشي کارول کیدی...

انټروپي او احصایې

مخکې، موږ بحث وکړ چې انټروپي د بې نظمۍ اندازه ده. هر نه بدلیدونکی پروسه په اصل کې د لوړې بې نظمۍ حالت ته لار هواروي. دا مفکوره ممکن لنډ او ناڅرګنده ښکاري. د انټروپي مفهوم د ښه پوهیدو لپاره، موږ کولی شو د احصایوي طریقې څخه کار واخلو. د احصایوي طریقې په کارولو سره د انټروپي مفهوم پوهیدل لومړی د لودویګ بولټزمان (1844-1906) لخوا وکارول شو.

د دې مقالې په پیل کې، دا تشریح شوې وه چې انټروپي هغه مقدار دی چې د سیسټم مایکروسکوپي حالت بیانوي. هغه مقدارونه چې میکروسکوپي حالتونه بیانوي په مستقیم ډول پیژندل کیدی شي، مګر هغه مقدارونه چې مایکروسکوپي حالتونه بیانوي نشي کولی. د مایکروسکوپي حالت د پوهیدو لپاره، موږ کولی شو د میکروسکوپي او مایکروسکوپي حالتونو ترمنځ اړیکه معاینه کړو.

آیا تاسو سل روپۍ سکه لرئ؟ د سل روپۍ سکه دوه اړخونه لري: یو اړخ د ګارودا مرغۍ انځوروي او بل اړخ د ۱۰۰ روپیو کلمه انځوروي. نو، د مثال په توګه، که تاسو څلور سوه روپۍ سکې لرئ ... که تاسو ټولې څلور سوه روپۍ سکې په فرش وغورځوئ، نو په یوه غورځولو کې به پنځه مختلفې پایلې وي:

لومړی، د ګارودا مرغۍ ټول انځورونه څرګندیږي (۴ انځورونه)؛

دوهم، د ګارودا مرغۍ ۳ انځورونه ښکاري، ۱ لیکنه د سل روپیو (۳ انځورونه، ۱ لیکنه)؛

دریم، د ګارودا مرغۍ دوه انځورونه ښکاري، دوه کلمې سل روپۍ (۲ انځورونه، ۲ کلمې)؛

څلورم، د ګارودا مرغۍ ۱ انځور ښکاري، ۳ کلمې سل روپۍ ښکاري (۱ انځور، ۳ کلمې)؛

پنځم، د سل روپیو کلمې ښکاري (څلور کلمې)...

موږ دې پنځو ممکنه انځورونو یا لیکنو ته میکروسکوپي حالتونه (میکرو = لوی) وایو. برعکس، که موږ څلور سکې د انځورونو یا لیکنو په توګه وښیو، موږ مایکروسکوپي حالتونه (میکرو = کوچني) بیانوو.

په یوه غورځونه کې، ۱۶ ممکنه مایکروسکوپي حالتونه شتون لري (هر سکه دوه چانسونه لري. څلور سکې ۱۶ چانسونه لري = ۲ x ۲ x ۲ x ۲ = ۲ ۴ = ۱۶). تر ټولو لوی احتمال دا دی چې ۲ انځورونه او ۲ لیکنې راڅرګندې شي (د ۱۶ مایکروسکوپي حالتونو څخه ۶ ممکنه مایکروسکوپي حالتونه شتون لري - ۶/۱۶ x ۱۰۰٪ = ۳۷.۵٪). له بلې خوا، تر ټولو کوچنی احتمال دا دی چې ۴ انځورونه یا ۴ لیکنې راڅرګندې شي (هر یو یې ۱ ممکنه مایکروسکوپي حالت لري - ۱/۱۶ x ۱۰۰٪ = ۶.۲۵٪). هغه څه چې موږ دلته بحث کوو یوازې چانس یا احتمال دی... که موږ ۱۶ ځله سکې وغورځوو، دا ډاډه نه ده چې ۲ انځورونه او ۲ لیکنې به ۶ ځله راڅرګندې شي. مګر که موږ زرګونه ځله سکې وغورځوو، د ۲ انځورونو او ۲ لیکنو د راڅرګندېدو احتمال ۳۷.۵٪ ته نږدې کیدی شي.

دا غوره ده چې دا ثابت کړئ... مهرباني وکړئ څلور سوه روپۍ سکې ۱۰۰ ځله وغورځوئ (که تاسو کولی شئ ۱۰۰۰ ځله 😉). ترلاسه شوي معلومات په یوه ټاس کې ثبت کړئ... د سکې ۱۰۰ ځله اچولو وروسته، تاسو به ومومئ چې ۲ انځورونه او ۲ لیکنې ډیری وختونه څرګندیږي. د ټاسونو شمیر څومره ډیر وي، د ۲ انځورونو او ۲ لیکنو د ترلاسه کولو احتمال د ټاسونو د ټول شمیر ۳۷.۵٪ ته نږدې کیږي.

مخکې موږ یوازې ۴ سکې لیدلې وې. که موږ د سکې شمېر زیات کړو نو د مایکروسکوپي حالتونو شمېر زیاتېږي. د مثال په توګه، موږ ۱۰۰ سکې لرو... په یوه ټاس کې، ۲ ۱۰۰ = ۱.۲۷ x ۱۰ ۳۰ ممکنه مایکروسکوپي حالتونه شتون لري... تر ټولو لوی احتمال دا دی چې ۵۰ انځورونه او ۵۰ لیکنې به راڅرګند شي (د ټولټال ۱.۲۷ x ۱۰ ۳۰ مایکروسکوپي حالتونو څخه ۱.۰۱ x ۱۰ ۲۹ ممکنه مایکروسکوپي حالتونه شتون لري). برعکس، تر ټولو کوچنی احتمال دا دی چې ۱۰۰ انځورونه یا ۱۰۰ لیکنې به راڅرګند شي (هر یو د ټولټال ۱.۲۷ x ۱۰ ۳۰ مایکروسکوپي حالتونو څخه یوازې ۱ ممکنه مایکروسکوپي حالت لري). ډېر کوچنی او تقریبا ناممکن... که موږ ۱۰۰۰ سکې ولرو، د ۱۰۰۰ انځورونو یا ۱۰۰۰ لیکنو د راڅرګندېدو احتمال البته حتی کوچنی او په زیاتیدونکي توګه ناممکن دی.

د انټروپي مفهوم سره د دې تړاو ورکولو لپاره، موږ کولی شو فرض کړو چې ټول انځورونه یا ټول متن په منظم ترتیب کې دي، پداسې حال کې چې نیمایي انځورونه او نیمایي متن په غیر منظم ترتیب کې دي. د سکې شمیر څومره زیات وي، د منظم ترتیب (ټول انځورونه یا ټول متن) ترلاسه کولو احتمال یا چانس کوچنی کیږي، او دا تقریبا ناممکن کیږي. برعکس، یو غیر منظم ترتیب (نیمایي انځورونه او نیمایي متن) ډیر احتمال یا چانس لري. له دې پایلې څخه، داسې ښکاري چې بې نظمي د احتمال سره نږدې تړاو لري. ترټولو احتمالي حالت یو غیر منظم حالت دی، پداسې حال کې چې ترټولو احتمالي حالت یو منظم حالت دی.

د ترموډینامیک د دوهم قانون عمومي بیان، چې موږ مخکې بحث وکړ، وایي چې انټروپي، یا ګډوډي، تل په هر نه بدلیدونکي پروسې کې زیاتیږي. د ترموډینامیک د دوهم قانون دا بیان د احتمال بیان په توګه درک کیدی شي. دا پدې مانا ده چې په کایناتو کې هر هغه پروسه چې ترټولو لوی احتمال یا فرصت لري. د ترموډینامیک دوهم قانون په هر نه بدلیدونکي پروسې کې د انټروپي کمښت منع نه کوي، مګر احتمال خورا کوچنی دی، تقریبا ناممکن دی. برعکس، د انټروپي زیاتوالی خورا لوی احتمال لري. د هغو پیسو شمیر چې موږ یې مخکې معاینه کړې یوازې 100 وو ... په حقیقت کې، 6,02 x 10 شتون لري²³ مالیکولونه ... دا یو ډیر لوی شمیر دی. د دې شمیرې احتمالي مایکروسکوپي حالتونه البته خورا لوی دي، نو هر ترتیب خورا کوچنی، تقریبا ناممکن، چانس لري ...

که موږ یو شیشه په فرش وغورځوو، نو د شیشې ټوټې چې په فرش کې خپرې شوې دي بیا راټولیدای شي او د پخوا په څیر یو بشپړ شیشه جوړه کړي. مګر د دې پیښیدو چانس دومره کوچنی دی چې دا ناممکن دی ... کله چې شیشه لاهم سمه وي، د مالیکولونو موقعیت ډیر منظم وي. کله چې شیشه تر هغه وخته پورې راښکته شي چې مات شي ترڅو د شیشې ټوټې په ځمکه کې خپرې شي، د مالیکولونو موقعیت ګډوډ کیږي. د منظم موقعیت ته د بیرته راستنیدو چانس دومره کوچنی دی چې د شیشې مالیکولونو د بیا راټولیدو تمه کول ناممکن دي. که موږ یو ګرم شی او یو سړه شی ته لمس کړو، تودوخه به پخپله له ګرم شی څخه سړې شی ته جریان ولري ... ګرم شیان مالیکولونه لري چې په ناڅاپي او چټکۍ سره حرکت کوي، له بلې خوا د هغو مالیکولونو حرکت چې سړې شیان جوړوي ډیر ګړندی نه دی. د دې ګړندي حرکت کونکو مالیکولونو یو بل سره د ټکر کولو یا سړې شی ته د تیریدو چانس د هغو مالیکولونو په پرتله خورا ډیر دی چې ورو ورو حرکت کوي ... څوک چې ګړندي وي دا ترلاسه کوي 😉 تودوخه کولی شي له سړې شی څخه ګرم شی ته حرکت وکړي، مګر د دې پیښیدو چانس خورا کوچنی دی.

په پورته انځور کې نیلي او سره مرمرونه کولی شي خپل اصلي، منظم ترتیب ته بیرته راستانه شي. مګر د منظم ترتیب ته د بیرته راستنیدو چانس ډیر کم دی. یو بې نظمه ترتیب ډیر لوی چانس لري. په ورته ډول، په تړل شوي کانټینر کې د ګاز لخوا تجربه شوی وړیا پراختیا. کانټینر دوه خونې لري، چیرې چې دوه خونې د خنډ په واسطه جلا کیږي. په پیل کې، ګاز په چپه خونه کې دی. کله چې خنډ لرې شي، د ګاز مالیکولونه به ښي خونې ته راشي. ښي خونه خالي ده، پداسې حال کې چې چپ خونه مالیکولونه لري چې په ناڅاپي ډول حرکت کوي. کله چې خنډ لرې شي، مالیکولونه د خالي خونې ته د تیریدو لوړ چانس لري. وروسته له هغه چې مالیکولونه د کانټینر ټول حجم ډک کړي چې دوه خونې لري، ایا دا ممکنه ده چې ټول مالیکولونه بیا چپ خونه ډکه کړي؟ دا ممکنه ده، مګر احتمال خورا کوچنی دی. یوازې په یوه مول کې، 6,02 x 10 شتون لري²³ مالیکولونه ... احتمال چې ټول مالیکولونه په چپ لاس خونه کې وي په یو ملیون کې یو دی. په یو ملیون کې یو ډیر کوچنی او تقریبا ناممکن احتمال دی ...

د ترموډینامیک دوهم قانون موږ ته وایي چې په کایناتو کې هره پروسه چې واقع کیږي تر ټولو احتمالي پروسه ده. هغه لوري چې په طبیعت کې یوه پروسه (د لوړې انټروپي په لور) پرمخ ځي د چانس یا احتمال له مخې ټاکل کیږي ... ګډوډي د پیښیدو احتمال ډیر لري او له همدې امله د پیښیدو احتمال ډیر دی ...

انټروپي = د وخت غشی

انټروپي ته د وخت غشی هم ویل کیږي ځکه چې دا موږ ته هغه لوري ته اشاره کوي چې وخت په کوم لوري تیریږي. د هرې طبیعي پروسې لارښوونه د ګډوډۍ په لور ده. که موږ برعکس وګورو، دا چې ګډوډي پخپله په ترتیب بدلیږي، موږ کولی شو ووایو چې پیښه برعکس ده. که موږ په فرش باندې د شیشې ټوټې بیا راټولې کړو او بیا یو بشپړ شیشه جوړ کړو، موږ کولی شو ووایو چې پیښه برعکس ده. دا زموږ په ورځني ژوند کې هیڅکله نه پیښیږي، او که دا پیښ شي، نو دا به د ترموډینامیک دوهم قانون سرغړونه وي. پدې حالت کې، وخت هیڅکله شاته نه ځي او بې نظمي هیڅکله په اتوماتيک ډول په ترتیب نه بدلیږي. زموږ په ژوند کې ترټولو احتمالي او دوامداره پیښه دا ده چې نظم تل د ګډوډۍ په لور حرکت کوي؛ وخت تل مخ په وړاندې ځي، نه شاته. که چیرې یو زوړ سړی په ماشوم بدل شي، موږ به دا غیر معمولي او د ترموډینامیک دوهم قانون سرغړونه وګڼو.