Entropy

Entropy Matter

Dooddii hore, waxaan ku barannay dhowr weedh oo gaar ah oo ku saabsan sharciga labaad ee thermodynamics. Waa in la ogaadaa in weedhahan gaarka ah ay sharxi karaan oo keliya habab gaar ah oo aan dib loo celin karin. Bayaanka Clausius wuxuu sharxayaa oo keliya wareejinta kulaylka iyo xiriirka uu la leeyahay mabda'a shaqada ee qaboojiyaha. Weedhaha Kelvin iyo Planck waxay la xiriiraan mabda'a shaqada ee qaboojiyaha. matoorka kulaylkaAsal ahaan, labadan weedhood waxay la xiriiraan wareejinta kulaylka. Waxaa jira habab kale oo badan oo aan dib loo celin karin oo aan lagu sharxi karin labada weedhood.

Bayaanka gaarka ah ee sharciga labaad ee thermodynamics ma sharxi karo dhammaan hababka aan la beddeli karin, sidaa darteed waxaan u baahanahay bayaan guud. Bayaanka guud waxaa la filayaa inuu sharxo dhammaan hababka aan la beddeli karin ee ka dhaca caalamka. Bayaanka guud ee sharciga labaad ee thermodynamics waxaa la sameeyay oo keliya bartamihii qarnigii sagaal iyo tobnaad, iyada oo loo marayo tiro loo yaqaan entropy (S). Entropy waxaa loo qaadan karaa inay tahay cabbir khalkhal. Tirada entropy-ga waxaa markii ugu horreysay soo bandhigay Clausius waxaana laga soo qaatay wareegga Carnot (matoor kuleyl oo qumman). Sida laga soo xigtay Clausius, baaxadda isbeddelka entropy-ga ee uu la kulmo nidaam, marka nidaamku helo kulayl dheeraad ah (Q) heerkul joogto ah, waxaa lagu muujiyaa isla'egta:

Entropy waa tiro qeexaysa xaaladda yar yar ee nidaamka sidaas darteedna si toos ah looma cabbiri karo. Waxaan baarnaa oo keliya isbeddelka entropy. Waxay la mid tahay isbeddelka tamarta ee nidaamka. sharciga ugu horreeya ee thermodynamics.

Tusaale ahaan su'aal 1aad:

Xaddiga gaaska ee ku jira weel ayaa mara fiditaan adiabatic ah. Waa maxay isbeddelka entropy-ga gaaska?

Dood

Inta lagu jiro habka adiabatic, ma jiro wax isbeddel ah kulayl kaasoo gala ama ka baxa nidaamka (gaaska). Sababtoo ah Q = 0 markaas ΔS = 0. Entropy-ga nidaamku isma beddelo, oo loo yaqaan joogto. Ka waran cadaadiska adiabatic? Asal ahaan waa isku mid. Inta lagu jiro cadaadiska adiabatic, kuleyl ma soo galo ama ka baxo nidaamka (Q = 0). Sidaa darteed, entropy-ga nidaamku waa mid joogto ah.

Tusaale ahaan su'aal 2aad:

Matoorka Carnot wuxuu helaa 2000 J oo kuleyl ah 500 K, wuu shaqeeyaa wuxuuna diidaa xaddi gaar ah oo kuleyl ah 350 K. Go'aami xaddiga kulaylka la diiday iyo isbeddelka guud ee entropy ee matoorka inta lagu jiro hal wareeg.

Dood

Haddii nidaamku helo kulayl, Q waa togan yahay, haddii nidaamku sii daayo kulayl, Q waa taban yahay. Nidaamka kiiskan waa matoor Carnot ah.

Inta lagu jiro hal wareeg, matoorka Carnot wuxuu maraa laba hab oo isothermal ah oo la rogi karo (ballaarinta isothermal + cadaadiska isothermal) iyo laba hab oo adiabatic ah oo la rogi karo (ballaarinta adiabatic iyo cadaadiska adiabatic). Inta lagu jiro hababka ballaarinta iyo cadaadiska adiabatic, kuleyl ma soo galo ama ka baxo nidaamka (Q = 0). Tan iyo Q = 0, isbeddelka entropy inta lagu jiro habka adiabatic = 0.

Inta lagu jiro fidinta kulaylka, matoorku wuxuu nuugaa 2000 J oo kuleyl ah (Q) heerkul (T) oo ah 500 K. Maadaama matoorku uu nuugo kulaylka, Q waa mid togan. Isbeddelka entropy-ga ee matoorka inta lagu jiro fidinta kulaylka waa:

Inta lagu jiro cadaadiska isothermal-ka, matoorku wuxuu diidaa 1400 J oo kuleyl ah (Q) heerkul (T) oo ah 350 K. Maadaama matoorku diido kulaylka, Q wuxuu leeyahay calaamad taban. Isbeddelka entropy-ga ee matoorka inta lagu jiro cadaadiska isothermal-ka waa:

Wadarta isbeddelka entropy = 4 J/K - 4 J/K = 0

Tusaale ahaan su'aal 3aad:

Matoorka kuleylku wuxuu helaa 600 Joules oo kuleyl ah (Q) heerkulkiisu yahay 300 ^oC, shaqo qabasho iyo sii daynta xaddi gaar ah oo kuleyl ah heerkul dhan 100 ^oC. Go'aami xaddiga kulaylka la diiday iyo isbeddelka guud ee entropy ee matoorka inta lagu jiro hal wareeg…

Dood

T_H = 300 K

Q_H = 600 J

T_L = 100 K

Q_L = ?

Inta lagu jiro hal wareeg, matoorka Carnot wuxuu maraa laba hab oo isothermal ah oo la rogi karo (ballaarinta isothermal + cadaadiska isothermal) iyo laba hab oo adiabatic ah oo la rogi karo (ballaarinta adiabatic iyo cadaadiska adiabatic). Inta lagu jiro hababka ballaarinta iyo cadaadiska adiabatic, kuleyl ma soo galo ama ka baxo nidaamka (Q = 0). Tan iyo Q = 0, isbeddelka entropy inta lagu jiro habka adiabatic = 0.

Inta lagu jiro fidinta kulaylka, matoorku wuxuu nuugaa 600 J oo kuleyl ah (Q) heerkul (T) oo ah 300 K. Maadaama matoorku uu nuugo kulaylka, Q waa mid togan. Isbeddelka entropy-ga ee matoorka inta lagu jiro fidinta kulaylka waa:

Inta lagu jiro cadaadiska isothermal-ka, matoorku wuxuu diidaa 200 J oo kuleyl ah (Q) heerkul (T) oo ah 100 K. Maadaama matoorku diido kulaylka, Q wuxuu leeyahay calaamad taban. Isbeddelka entropy-ga ee matoorka inta lagu jiro cadaadiska isothermal-ka waa:

Wadarta isbeddelka entropy = 2 J/K - 2 J/K = 0

Laga soo bilaabo tusaalaha su'aasha lambarka 2 iyo tusaalaha su'aasha lambarka 3, waxay u muuqataa in wadarta guud ee entropy-gu isbeddelo habka la rogi karo = 0. Si kale haddii loo dhigo, geeddi-socod la rogi karo, entropy-ga guud had iyo jeer waa mid joogto ah.

Tusaale ahaan su'aal 4aad:

Kubbad baraf ah oo 2 kg ah waxay leedahay heerkul ah 0 ^oC. Barafka waxaa la geliyaa weel waxaana lagu qalajiyaa qorraxda. Maadaama ay helaan kulayl dheeraad ah oo ka yimaada hawada iyo qorraxda, barafku wuu dhalaalaa. Go'aami isbeddelka entropy-ga barafka. (Kuleylka isku-darka biyaha = 3,34 x 10⁵ J/Kg)

Dood

Cufka barafka = 2 kg

Heerkulka barafka = 0 ^oC + 273 = 273 K

Kulaylka isku-darka biyaha = 3,34 x 10 5 J/Kg

Kulaylka loo baahan yahay si 2 kg oo baraf ah loogu dhalaaliyo biyaha:

Q = mL

Q = (2 kg)(3,34 x 10⁵ J/Kg)

Q = 6,68 x 10⁵ J

Q = 668 x 10³ J

Inta lagu jiro habka dhalaalidda (baraf ilaa biyo), heerkulku waa mid joogto ah. Maadaama heerkulku uu yahay mid joogto ah, isbeddelka entropy-ga barafka ayaa la xisaabiyaa.

Tusaale ahaan su'aal 5aad:

Koob biyo ah oo heerkulkiisu yahay 26 ^oC waxaa lagu qasay koob biyo ah heerkulkiisuna yahay 22 ^oC. Haddii cufka biyaha ee galaaska ku jira uu yahay 2 kg, go'aami isbeddelka entropy-ga biyaha. U qaado in biyaha kulul iyo biyaha qabow lagu qaso weel xiran oo si fiican loo dahaadhay. Gudbinta kulaylku waa hab aan dib loo celin karin.

Dood

Kulayl gaar ah oo biyo ah (c) = 4180 J/Kg C^o

Cufnaanta biyaha = 2 Kg (cufnaanta biyaha isku mid ah).

Maadaama cufka biyuhu isku mid yahay, heerkulka ugu dambeeya ee isku darka = 24 ^oC (26 ^oC+22 ^oC / 2 = 48 ^oC / 2 = 24 ^oC).

Xaddiga kulaylka ee ay sii daayaan biyaha kulul marka heerkulkoodu hoos uga dhaco 26 ^oC - 24 ^oC:

Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg C)^o(26) ^oC - 24 ^oC) = (2 Kg)(4180 J/kg C)^o(2) ^oC) = 16720 J

Xaddiga kulaylka ee ay nuugaan biyaha qabow marka heerkulkoodu ka kordho 22 oC – 24 oC:

Q = mc ΔT = (2 kg)(4180 J/kg C)^o(24) ^oC - 22 ^oC) = (2 kg)(4180 J/kg C)^o(2) ^oC) = 16720 J

Isbeddelka guud ee entropy = Isbeddelka entropy ee biyaha kulul + isbeddelka entropy ee biyaha qabow

Celceliska heerkulka biyaha kulul = (26) ^oC+24 ^oC) / 2 = 50 ^oC / 2 = 25 ^oC ‐‐‐25 + 273 = 298 K

Celceliska heerkulka biyaha qabow = (22) ^oC+24 ^oC) / 2 = 46 ^oC / 2 = 23 ^oC ‐‐‐23 + 273 = 296 K

Biyaha kulul waxay sii daayaan kulaylka, sidaas darteed Q waa taban. Taas bedelkeeda, biyaha qabow waxay nuugaan kulaylka, sidaas darteed Q waa togan. Xusuusnow heshiiska calaamadda Q (sharciga koowaad ee thermodynamics).

Δ S Wadarta = Δ S biyaha kulul + Δ S biyaha qabow

Δ S Wadarta = - 56,107 J/K + 56,486 J/K

Δ S Wadarta = 0,379 J/K

Wadarta guud ee entropy-gu waxay kordheysaa 0,379 J/K

In kasta oo entropy-ga qaybo ka mid ah nidaamka uu hoos u dhaco (‐56,107 J/K), entropy-ga qaybo ka mid ah nidaamka ayaa kordha xaddi badan (+ 56,486 J/K) si entropy-ga guud uu had iyo jeer u kordho (+ 0,379 J/K).

Kordhinta entropy-ga guud ee geedi socodka aan dib loo celin karin kuma khusayso oo keliya wareejinta kulaylka u dhexeeya isku darka biyaha kulul iyo kuwa qabow ee aan kor ku falanqaynay, laakiin sidoo kale waxay khusaysaa dhammaan kiisaska ay cilmi-baarayaashu barteen. Entropy-ga guud had iyo jeer wuu is beddelaa haddii geeddi-socodku dib loo celin karo. Haddii geeddi-socodku aanu dib loo celin karin, entropy-ga guud had iyo jeer wuu kordhaa.

Asal ahaan, dhammaan hababka dabiiciga ah ee nolol maalmeedkeena waa kuwo aan dib loo celin karin, sidaa darteed entropy-ga guud wuxuu si lama huraan ah u kordhaa. Xaqiiqadan waxaa lagu soo koobay sadarradan soo socda:

Geedi socodka aan dib loo celin karin, entropy-ga guud ee nidaamka iyo hareeruhu had iyo jeer way kordhaan.

Jumladan la xardhay ee farta lagu fiiqay waa weedh guud oo ka mid ah sharciga labaad ee thermodynamics. Sharciga labaad ee thermodynamics wuxuu ka duwan yahay sharciyada kale ee fiisigiska. Badanaa, sharciyada fiisigiska waxaa lagu muujiyaa isle'egyo (tusaale ahaan, sharciyada Newton) ama sharciyada ilaalinta (tusaale ahaan, sharciga ilaalinta tamarta).

Entropy waa cabbir khalkhal ah

Entropy waxaa loo tixgelin karaa halbeeg khalkhal. Marka la eego hadalka guud ee sharciga labaad ee thermodynamics, khalkhalku wuxuu u janjeeraa inuu kordho hababka aan la celin karin. Si kale haddii loo dhigo, geeddi-socod kasta oo aan la celin karin wuxuu asal ahaan horseedaa xaalad khalkhal. Macnaha khalkhalka halkan laga yaabo inaanu caddayn, sidaa darteed waxaa lagu sharxi doonaa iyadoo la adeegsanayo tusaalooyin hababka aan la celin karin ee ka dhaca nolol maalmeedka.

Waa muhiim in la ogaado in fikradda entropy-gu asal ahaan lala xiriiriyay oo keliya hababka aan la celin karin ee ku lug leh isbeddellada qaabka tamarta iyo wareejinta tamarta. Ka dib marka laga sii daayo jirriddiisa oo si xor ah u dhacdo ilaa ay dhulka ku dhacdo, cambe-gu waligiis kor uma simbirixan. Buug aan riixno ka dibna aan joojinno waligiis dib nooguma soo laaban. Kuwani waa tusaalooyin ka mid ah hababka aan la celin karin ee la xiriira isbeddellada qaabka tamarta iyo wareejinta tamarta hal shay ilaa mid kale. Hawshani waxay ka dhacdaa hal jiho oo keliya, laakiin waligood jiho ka soo horjeeda. Cambe-gu waligiis kor uma simbirixan karo sababtoo ah tamarta gudaha isu beddelay tamarta dhaqdhaqaaqaBuuggu waligiis nooma soo simbiriirixanayo sababtoo ah kulaylka ka dhasha is jiidjiidku wuxuu isu beddelaa tamar firfircoon.

Hawsha aan la celin karin ee ka dhacda caalamka kuma xirna oo keliya isbeddellada qaababka tamarta iyo wareejinta tamarta. Ka dib markaan dhalanno, waxaan noqonnaa carruur, carruur, dhallinyaro, dad waaweyn, ka dibna waxaan noqonnaa kuwo gaboobay oo qudhmay ugu dambayntiina dhinta 😉 Ma aragtay qof waayeel ah oo isu beddelaya ilmo yar? Weligaa… Taleefanka gacanta ee aan isticmaalno wuu caajisan yahay oo wuu burburayaa waqti ka dib… Gaadhi cusub oo markii hore ahaa mid siman oo awood badan ayaa noqda mid aan simanayn oo daciif ah ka dib markaad isticmaasho dhowr sano. Ma aragtay gaari duug ah oo si lama filaan ah mar kale cusub? Ama taleefankaaga gacanta ee aad ugu jeceshahay ayaa maalin kasta si siman u sii fiicnaanaya? Weligaa… Ka dib marka la isticmaalo, taleefanka gacantu wuu caajisan yahay oo wuu burburayaa. Gaadiidku waa isku mid… Kuwani waa tusaalooyin ka mid ah hababka aan la celin karin ee aan wax xiriir ah la lahayn isbeddellada qaababka tamarta iyo wareejinta tamarta…. Hadda, ka dib markii la ogaaday in dhammaan hababka dabiiciga ah ee ka dhaca caalamka ay yihiin kuwo aan la celin karin, fikradda entropy waxay noqonaysaa mid ballaaran. Dooddu ma daboolayso oo keliya hababka thermodynamic laakiin sidoo kale waxay ku jirtaa habab kale oo badan oo aan la celin karin oo ka jira caalamka.

Hadda aan ka wada hadalno habab aan dib loo celin karin oo ka dhaca nolol maalmeedka. Marka hore, aan ka fiirsanno hab fudud oo aan dib loo celin karin. Kani waa hordhac, markaa waxaad fahamsan tahay fikradda entropy iyo xiriirka ay la leedahay hababka aan dib loo celin karin.

Tusaale ahaan, bal qiyaas inaad haysato tiro marmar casaan iyo buluug ah. Marmaradu waxay ku jiraan weel. Marmaradu buluugga ah si fiican ayaa loogu habeeyay xagga hoose, halka marmarada casna si fiican loogu habeeyay xagga sare (sawirka bidix). Habaynta marmaradaada ku jira weelka waxay u egtahay mid aad u nidaamsan… Hoosta oo dhan waa buluug, dusha sarena waa casaan.

Marka xigta, waxaad ruxaysaa ama ruxaysaa weelka kor iyo hoos. Sababtoo ah weelka ayaa kor iyo hoos loo dhaqaajinayaa, habaynta marmarka oo markii hore aad u caadi ahaa ayaa mar kale noqota mid aan caadi ahayn (sawirka saxda ah). Muraayada casaanka iyo buluugga ah ayaa isku dhafan 😉 Inta badan ee aad ruxdo, habaynta marmarka ayaa noqonaysa mid aan caadi ahayn… Ma suurtagal baa in marka la ruxo ka dib, habaynta marmarka ay noqoto mid joogto ah sidii hore? Waa wax aan macquul ahayn… Fadlan caddee haddii aadan rumaysan. Suurtagal maaha in marmarka ay noqdaan kuwo joogto ah sidii hore… Tani waa tusaale geedi socod aan dib loo celin karin. Ka dib markii la kulmay geedi socod aan dib loo celin karin, habaynta marmarka oo markii hore ahaa isbeddello aad u caadi ah ayaa noqda mid aan joogto ahayn. Joogto ahaan ayaa isu beddeshay mid aan joogto ahayn…

Isla sidaas oo kale ayaa ku dhacda hababka kale ee aan la celin karin. Marka aan taabno shay kulul iyo shay qabow, kulaylku si toos ah ayuu uga socdaa shayga kulul una socdaa shay qabow… Kulaylku wuu joogsadaa socodka ka dib marka labada shay ee taabanaya ay gaaraan heerkul isku mid ah. Habkani waa mid aan dib loo celin karin… Hagaag, marka hore waxaan haynaa laba hab oo molecules ah, kuwaas oo kala ah molecules oo leh tamar firfircoon oo celcelis ahaan weyn (molecules oo sameeya shayga kulul) iyo molecules oo leh tamar firfircoon oo celcelis ahaan yar (molecules oo sameeya shayga qabow). Ka dib marka shayga kulul iyo shayga qabow ay gaaraan heerkul isku mid ah (molecules waxay leeyihiin tamar firfircoon oo isku mid ah), ma sii kala saari karno labada hab ee molecules. Habaynta molecules oo markii hore ahaa isbeddel joogto ah si ay u noqdaan kuwo aan joogto ahayn. Sida habaynta marmarka kor ku xusan… Ka dib marka labada shay ay gaaraan heerkul isku mid ah, habaynta joogtada ah ee molecules waxay isu beddeshaa si aan joogto ahayn (aan joogto ahayn ayaa kordha sababtoo ah wareejinta aan dib loo celin karin ee kulaylka).

Intaa waxaa dheer, socodka kulaylka ee ka imanaya shay kulul una socda shay qabow waxaa loo qaadan karaa inuu yahay socodka kulaylka ee ka imanaya gobol heerkul sare leh una socda gobol heerkul hoose leh oo ku jira matoorka kulaylka. Socodka kulaylka ee ka imanaya gobol heerkul sare leh una socda gobol heerkul hoose leh wuxuu u oggolaanayaa matoorka kulaylka inuu qabto shaqada. Matoorka kulaylka ma qaban karo shaqo iyada oo aan lahayn socodka kulaylka. Sidaa darteed, waxaan samayn karnaa xiriir ka dhexeeya cabbirka khalkhalka iyo awoodda lagu qabanayo shaqada. Ka dib marka la gaaro heerkul isku mid ah, ma jiro socod kuleyl oo ka imanaya shayga kulul una socda shayga qabow (cilladdu way korodhaa). Maadaama maqnaanshaha socodka kulaylka uu ka hor istaagayo matoorka kulaylka inuu qabto shaqada, waxaan dhihi karnaa in nidaam aan qaban karin shaqada uu leeyahay khalkhal sare, halka nidaam qaban kara shaqada uu leeyahay khalkhal hooseeya…

Natiijooyinkan, waxaan ka soo qaadan karnaa gunaanad ku saabsan xiriirka ka dhexeeya qaababka tamarta iyo cabbirka khalkhalka. Asal ahaan, qaabka tamarta loo isticmaali karo shaqada waa tamarta suurtagalka ah. Tamarta awoodda cufisjiidadka ee biyaha waxaa loo isticmaali karaa in lagu dhaqaajiyo marawaxadaha. Tamarta awoodda kiimikada ee saliidda waxaa loo isticmaali karaa in lagu dhaqaajiyo gaari. Tamarta awoodda kiimikada ee jirkeena waxaa loo isticmaali karaa in lagu qabto shaqo, safar, waxbarasho… Tamarta awoodda cufisjiidadka ee maansada waxaa loo isticmaali karaa in lagu hagaajiyo daadashada saqafka guriga 😉 Sababtoo ah noocyada tamarta waxtarka leh waxaa loo isticmaali karaa in lagu qabto shaqada, waxaan dhihi karnaa noocyada tamarta waxtarka leh ayaa ah kuwo nidaamsan, halka noocyada tamarta aan faa'iido lahayn ay yihiin kuwo aan nidaamsanayn. Noocyada tamarta aan faa'iido lahayn waa tamar gudaha iyo kulaylka… Ka dib marka dhulka la garaaco, maansada mar dambe kor uma soo booddo sababtoo ah tamarta gudaha waxaa loo beddelaa tamar firfircoon…

Ka dib marka aan riixno buugga, buuggu wuu dhaqaaqaa. Joogitaanka is-qabqabsiga ayaa buuggu joojinayaa dhaqdhaqaaqa… Xaaladdan oo kale, tamarta dhaqdhaqaaqa ee buuggu waxay isu beddeshay kulayl (kuleylku wuxuu ka dhashaa is-qabqabsi). Dhab ahaantii, buugga weli dib nooguma soo laabanayo sababtoo ah kulaylku wuxuu isu beddelay tamar dhaqdhaqaaq… Labadan tusaale waxay muujinayaan in kulaylku yahay laba nooc oo tamar aan waxtar lahayn. Noocyo tamar aan waxtar lahayn oo tamar ah looma isticmaali karo in lagu qabto shaqada. Sidaa darteed, waxaan dhihi karnaa in kulaylka iyo tamar gudaha ay leeyihiin is-beddel sare…

Asal ahaan, habka lagu beddelayo qaabka tamarta, laga bilaabo qaab tamar oo waxtar leh ilaa qaab tamar oo aan waxtar lahayn had iyo jeer wuxuu kordhiyaa khalkhalka… Afka laga hadlo, entropy had iyo jeer wuu kordhaa inta lagu jiro habka lagu beddelayo qaabka tamarta… Sababtoo ah entropy had iyo jeer wuu kordhaa marka waqtigu sii socdo, dhammaan noocyada tamar ee waxtarka leh waxay isu beddeli doonaan qaabab aan faa'iido lahayn. Tamarta had iyo jeer waa la keydin doonaa inta lagu jiro habka lagu beddelayo qaabka tamarta, laakiin qaabka tamarta ee nidaamsan oo loo isticmaali karo in lagu qabto shaqada wuxuu isu beddelaa qaab aan joogto ahayn oo looma isticmaali karo in lagu qabto shaqada…

Entropy iyo tirakoob

Horey, waxaan uga wada hadalnay in entropy-gu uu yahay halbeeg khalkhal. Geeddi-socod kasta oo aan la celin karin wuxuu asal ahaan horseedaa xaalad khalkhal sare. Fikraddani waxay u ekaan kartaa mid aan la taaban karin oo aan caddayn. Si aan si fiican u fahanno fikradda entropy-ga, waxaan isticmaali karnaa hab tirakoob. Fahmidda fikradda entropy-ga iyadoo la adeegsanayo hab tirakoob waxaa markii ugu horreysay isticmaalay Ludwig Boltzmann (1844-1906).

Bilowgii maqaalkan, waxaa lagu sharraxay in entropy-gu uu yahay tiro qeexaysa xaaladda yar ee nidaamka. Tirada qeexaysa xaaladaha yar ee nidaamka ayaa si toos ah loo ogaan karaa, laakiin tirada qeexaysa xaaladaha yar ee aan la garan karin. Si loo fahmo xaaladda yar ee nidaamka, waxaan baari karnaa xiriirka ka dhexeeya xaaladaha yar ee nidaamka iyo kuwa yar.

Ma haysataa boqol rupiah qadaadiic ah? Boqol rupiah qadaadiic ah wuxuu leeyahay laba dhinac: hal dhinac wuxuu muujinayaa shimbir Garuda ah, dhinaca kalena wuxuu muujinayaa erayga 100 rupiah. Markaa, tusaale ahaan, haddii aad haysato afar boqol oo rupiah qadaadiic ah... haddii aad dhulka ku tuurto dhammaan afarta boqol ee rupiah, waxaa jiri doona shan natiijo oo kala duwan hal tuur:

Marka hore, dhammaan sawirrada shimbirta Garuda ayaa soo muuqda (4 sawir);

Marka labaad, 3 sawir oo shimbir Garuda ah ayaa soo muuqda, 1 qoraal oo boqol rupiah ah (3 sawir, 1 qoraal);

Saddexaad, 2 sawir oo shimbir Garuda ah ayaa soo muuqda, 2 eray boqol rupiah ah (2 sawir, 2 eray);

Afaraad, 1 sawir oo shimbir Garuda ah ayaa soo muuqda, 3 eray boqol rupiah (1 sawir, 3 eray);

Shanaad, ereyada boqol rupiah ayaa soo muuqda (4 eray)…

Waxaan shantan sawir ama qoraal ee suurtogalka ah ugu yeernaa xaalado macroscopic ah (macro = weyn). Taas bedelkeeda, haddii aan afarta qadaadiic u matalno sawirro ama qoraallo, waxaan sheegaynaa xaalado yar yar (micro = yar).

Hal tuur, waxaa jira 16 xaaladood oo suurtagal ah oo microscopic ah (qadar kasta waxay leedahay laba fursadood. Afar qadaadiic waxay leeyihiin 16 fursadood = 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Suurtagalnimada ugu weyn ayaa ah in 2 sawir iyo 2 qoraal ay soo muuqdaan (Waxaa jira 6 xaaladood oo microscopic ah oo suurtagal ah oo ka mid ah wadarta 16 xaaladood oo microscopic ah - 6/16 x 100% = 37,5%). Dhanka kale, suurtogalnimada ugu yar ayaa ah in 4 sawir ama 4 qoraal ay soo muuqdaan (Mid walba wuxuu leeyahay 1 xaalad microscopic ah oo suurtagal ah - 1/16 x 100% = 6,25%). Waxa aan halkan ka hadlayno waa fursadda ama suurtogalnimada oo keliya... Haddii aan tuurno qadaadiic 16 jeer, lama hubo in 2 sawir iyo 2 qoraal ay soo muuqan doonaan 6 jeer. Laakiin haddii aan tuurno qadaadiic kumanaan jeer, suurtogalnimada 2 sawir iyo 2 qoraal ayaa soo muuqan kara waxay ku dhowdahay 37,5%.

Waxaa fiican inaad caddeyso... Fadlan tuur afar boqol oo qadaadiic rupiah ah 100 jeer (1000 jeer haddii aad awooddo 😉). Diiwaangeli xogta laga helay hal tuur... Ka dib markaad tuurto qadaadiicda 100 jeer, waxaad ogaan doontaa in 2 sawir iyo 2 qoraal ay inta badan soo muuqdaan. Inta badan tirada tuurista, fursadda helitaanka 2 sawir iyo 2 qoraal waxay ku dhowdahay 37,5% tirada guud ee tuurista.

Hore waxaan u eegi jirnay 4 qadaadiic oo keliya. Haddii aan kordhinno tirada qadaadiicda markaa tirada xaaladaha yar yar way kordheysaa. Tusaale ahaan, waxaan haynaa 100 qadaadiic… Hal mar oo la tuuro, waxaa jira 2 100 = 1,27 x 10 30 xaalado yar yar oo suurtagal ah… Suurtagalnimada ugu weyn ayaa ah in 50 sawir iyo 50 qoraal ay soo muuqan doonaan (Waxaa jira 1,01 x 10 29 xaalado yar yar oo suurtagal ah oo ka mid ah wadarta 1,27 x 10 30 xaalado yar yar). Taas bedelkeeda, suurtogalnimada ugu yar ayaa ah in 100 sawir ama 100 qoraal ay soo muuqan doonaan (Mid walba wuxuu leeyahay 1 xaalad yar yar oo suurtagal ah oo ka mid ah wadarta 1,27 x 10 30 xaalado yar yar). Aad u yar oo ku dhawaad ​​​​aan macquul ahayn… Haddii aan haysanno 1000 qadaadiic, suurtogalnimada 1000 sawir ama 1000 qoraal oo soo muuqanaya dabcan way ka yar tahay oo si isa soo taraysa ayay u sii adkaanaysaa.

Si aan arrintan ula xiriirno fikradda entropy, waxaan u qaadan karnaa in dhammaan sawirrada ama dhammaan qoraalka ay ku jiraan habayn nidaamsan, halka kala bar sawirrada iyo kala bar qoraalka ay ku jiraan habayn aan caadi ahayn. Inta badan tirada qadaadiicda, ayaa sii yaraanaysa fursadda ama fursadda lagu heli karo habayn nidaamsan (dhammaan sawirrada ama dhammaan qoraalka), waxayna noqotaa mid aan macquul ahayn. Taas beddelkeeda, habayn aan caadi ahayn (nus sawirrada iyo kala bar qoraalka) waxay leedahay fursad ama fursad aad u weyn. Natiijadan awgeed, waxay u muuqataa in aan caadi ahayn ay si dhow ula xiriirto suurtogalnimada. Xaaladda ugu badan waa xaalad aan joogto ahayn, halka xaaladda ugu macquulsan ay tahay xaalad nidaamsan.

Bayaanka guud ee sharciga labaad ee thermodynamics, oo aan hore uga soo hadalnay, wuxuu sheegayaa in entropy, ama khalkhal, ay had iyo jeer ku kordhaan geeddi-socod kasta oo aan dib loo celin karin. Bayaankan sharciga labaad ee thermodynamics waxaa loo fahmi karaa inuu yahay bayaan itimaalka ah. Taas macnaheedu waa in geeddi-socod kasta oo ka dhaca caalamka uu yahay kan leh itimaalka ama fursadda ugu weyn. Sharciga labaad ee thermodynamics ma mamnuucayo hoos u dhaca entropy-ga geeddi-socod kasta oo aan dib loo celin karin, laakiin itimaalka aad buu u yar yahay, ku dhawaad ​​​​wax aan macquul ahayn. Taas beddelkeeda, kororka entropy-gu wuxuu leeyahay itimaalka aad u weyn. Tirada pennies-ka aan hore u baarnay waxay ahayd 100 oo keliya… dhab ahaantii, waxaa jira 6,02 x 10²³ Molecules… kani waa tiro aad u badan. Xaaladaha yar yar ee suurtogalka ah ee tiradan dabcan aad bay u badan yihiin, sidaa darteed amar kasta wuxuu leeyahay fursad aad u yar, ku dhawaad ​​​​aan macquul ahayn,…

Haddii aan galaas dhulka ku daadinno, jajabyada galaaska ee ku kala firirsan dhulka ayaa dib isu soo ururin kara oo samayn kara galaas dhan sidii hore. Laakiin fursadda ay taasi u dhici karto aad bay u yar tahay oo waa wax aan macquul ahayn… marka galaasku weli sugan yahay, booska molecules-ku wuu ka nidaamsan yahay. Marka galaasku dhaco ilaa uu jabo si jajabyada galaaska ay dhulka ugu kala firdhaan, booska molecules-ku wuu khalkhalsan yahay. Fursadda ah in lagu laabto boos nidaamsan aad bay u yar tahay oo filashada molecules-ka galaaska inay mar kale isu soo ururaan waa wax aan macquul ahayn. Haddii aan taabno shay kulul iyo shay qabow, kulaylku wuxuu kaligiis ka socdaa shayga kulul ilaa shayga qabow… walxaha kulul waxay leeyihiin molecules si aan kala sooc lahayn oo dhaqso ah u dhaqaaqa, dhanka kale dhaqdhaqaaqa molecules-ka sameeya walxaha qabow ma aha mid aad u dhakhso badan. Fursadda molecules-kan si degdeg ah u socda inay isku dhacaan ama ay u gudbaan shayga qabow aad ayuu uga weyn yahay fursadda molecules-ka si tartiib tartiib ah u socda… qof kasta oo degdeg ah ayaa hela 😉 kulaylku wuxuu ka dhaqaaqi karaa shay qabow una gudbi karaa shay kulul, laakiin fursadda ay taasi dhici karto aad bay u yar tahay.

Marble-yada buluugga ah iyo kuwa cas ee sawirka kore ku jira waxay ku noqon karaan qaabkoodii caadiga ahaa ee asalka ahaa. Laakiin fursadda ah inay ku soo noqdaan qaab nidaamsan ayaa aad uga yar. Habayn aan nidaamsanayn waxay leedahay fursad aad u weyn. Sidoo kale, ballaarinta xorta ah ee gaaska ku jira weel xiran. Weelku wuxuu leeyahay laba qol, halkaas oo labada qol ay kala soocaan xayndaab. Marka hore, gaaska wuxuu ku jiraa qolka bidix. Marka xannibaadda laga saaro, molecules-ka gaaska ayaa ku soo qulquli doona qolka midig. Qolka midig waa madhan yahay, halka qolka bidix uu ka kooban yahay molecules si aan kala sooc lahayn u socda. Marka xannibaadda laga saaro, molecules-ku waxay leeyihiin fursad sare oo ay ugu gudbaan qolka madhan. Ka dib marka molecules-ku ay buuxiyaan mugga oo dhan ee weelka oo leh laba qol, ma suurtogal baa in dhammaan molecules-ku ay mar kale buuxiyaan qolka bidix? Waa suurtagal, laakiin suurtogalnimadu aad bay u yar tahay. Hal molecule oo keliya, waxaa jira 6,02 x 10²³ Molecules… suurtogalnimada in dhammaan molecules ay ku jiraan booska bidix waa 1 milyankiiba. Hal milyankiiba waa suurtogalnimo aad u yar oo ku dhowaad aan macquul ahayn…

Sharciga labaad ee thermodynamics wuxuu inoo sheegayaa in geeddi-socod kasta oo ka dhaca caalamka uu yahay habka ugu macquulsan. Jihada uu geeddi-socodku ku socdo dabeecadda (u jeeda entropy-ga sare) waxaa lagu go'aamiyaa fursad ama fursad… khalkhalku wuxuu leeyahay fursad aad u weyn oo uu ku dhici karo sidaas darteedna wuxuu u badan yahay inuu dhaco…

Entropy = fallaadha waqtiga

Entropy-ga waxaa sidoo kale loo yaqaan fallaarta waqtiga sababtoo ah waxay noo sheegaysaa jihada uu waqtigu marayo. Jihada hab-socod kasta oo dabiici ah waa xagga khalkhalka. Haddii aan aragno lidka ku ah, taas oo ah, khalkhalka laftiisu isu beddelayo nidaam, waxaan dhihi karnaa dhacdada ayaa rogmatay. Haddii aan aragno jajabyo galaas ah oo kala firirsan oo dhulka ku soo ururaya oo mar kale samaynaya galaas dhan, waxaan dhihi karnaa dhacdada ayaa rogmatay. Tani weligeed kuma dhacdo nolol maalmeedkeenna, haddii ay dhacdona, waxay jebin doontaa sharciga labaad ee thermodynamics. Xaaladdan oo kale, waqtigu waligiis dib uma dhaqaaqo khalkhalkuna si toos ah uma beddelo nidaam. Dhacdooyinka ugu badan ee joogtada ah ee nolosheenna waa in nidaamku had iyo jeer u socdo khalkhalka; waqtigu had iyo jeer wuu socdaa, ee ma aha dib u socod. Haddii qof waayeel ah uu isu beddelo ilmo yar, waxaan u arki lahayn arrintan aan caadiga ahayn iyo jebinta sharciga labaad ee thermodynamics.