ענטראָפּיע

ענטראָפּיע מאַטעריע

אין דער פריערדיקער דיסקוסיע, האָבן מיר שטודירט עטלעכע ספּעציפֿישע אויסזאָגן פֿון דעם צווייטן געזעץ פֿון טערמאָדינאַמיק. עס איז וויכטיק צו באַמערקן אַז די ספּעציפֿישע אויסזאָגן קענען נאָר דערקלערן געוויסע אומקערלעכע פּראָצעסן. די קלאַוזיוס אויסזאָג דערקלערט נאָר היץ־איבערפֿירונג און איר פֿאַרבינדונג מיטן אַרבעטס־פּרינציפּ פֿון אַ קילער. די קעלווין און פּלאַנק אויסזאָגן האָבן צו טאָן מיטן אַרבעטס־פּרינציפּ פֿון אַ קילער. היץ מאָטאָראין עיקר, די צוויי אויסזאגן באַציען זיך צו היץ־איבערפיר. עס זענען דא אסאך אנדערע אומקערלעכע פראצעסן וואָס קענען נישט דערקלערט ווערן מיט די צוויי אויסזאגן.

די ספעציפישע אויסזאג פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאדינאמיק קען נישט דערקלערן אלע אומקערלעכע פראצעסן, ממילא דארפן מיר א מער אלגעמיינע אויסזאג. די אלגעמיינע אויסזאג ווערט ערווארטעט צו דערקלערן אלע אומקערלעכע פראצעסן וואס פאסירן אין אוניווערס. די אלגעמיינע אויסזאג פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאדינאמיק איז ערשט פארמולירט געווארן אין מיטן ניינצנטן יארהונדערט, דורך א קוואנטיטעט גערופן ענטראפיע (S). ענטראפיע קען באטראכט ווערן אלס א מאס פון אומארדנונג. די קוואנטיטעט פון ענטראפיע איז ערשט איינגעפירט געווארן דורך קלאוזיוס און אפגעצויגן פון דעם קארנאט ציקל (א פערפעקטע היץ מאטאר). לויט קלאוזיוס, די גרייס פון דער ענדערונג אין ענטראפיע וואס א סיסטעם דערלעבט, ווען די סיסטעם באקומט צוגעלייגטע היץ (Q) ביי א קאנסטאנטע טעמפעראטור, ווערט אויסגעדריקט דורך דער גלייכונג:

ענטראָפּיע איז אַ קוואַנטיטעט וואָס באַשרײַבט דעם מיקראָסקאָפּישן צושטאַנד פֿון אַ סיסטעם און קען דעריבער נישט גלייך געמאָסטן ווערן. מיר באַטראַכטן בלויז די ענדערונג אין ענטראָפּיע. ענלעך צו דער ענדערונג אין ענערגיע אין אַ סיסטעם. ערשטער געזעץ פון טערמאדינאמיק.

בייַשפּיל קשיא 1:

א קוואַנטיטעט גאַז אין אַ קאַנטיינער גייט דורך אַדיאַבאַטישע יקספּאַנשאַן. וואָס איז די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​דעם גאַז?

דיסקוסיע

בעת אן אדיאבאטישן פראצעס, איז נישטא קיין היץ וואָס גייט אַרײַן אָדער פֿאַרלאָזט די סיסטעם (גאַז). ווײַל Q = 0 דאַן ΔS = 0. די ענטראָפּיע פון ​​דער סיסטעם ענדערט זיך נישט, ד״ה קאָנסטאַנט. וואָס וועגן אַדיאַבאַטישער קאַמפּרעסיע? עס איז באַסיקלי די זעלבע. בעת אַדיאַבאַטישער קאַמפּרעסיע, קיין היץ גייט נישט אריין און גייט נישט ארויס פון דער סיסטעם (Q = 0). דעריבער, די ענטראָפּיע פון ​​דער סיסטעם איז קאָנסטאַנט.

בייַשפּיל קשיא 2:

א קאַרנאָט מאָטאָר באַקומט 2000 דזש היץ ביי 500 ק, טוט אַרבעט און אָפּוואַרפט אַ געוויסע מאָס היץ ביי 350 ק. באַשטימט די מאָס אָפּגעוואָרפענע היץ און די גאַנצע ענטראָפּיע ענדערונג אין מאָטאָר בעת איין ציקל.

דיסקוסיע

אויב די סיסטעם באַקומט היץ, איז Q פּאָזיטיוו, אויב די סיסטעם לאָזט אַרויס היץ, איז Q נעגאַטיוו. די סיסטעם פֿאַר דעם פאַל איז אַ קאַרנאָט מאָטאָר.

בעת איין ציקל, גייט א קארנאט מאטאר אדורך צוויי אומקערבארע איזאטערמישע פראצעסן (איזאטערמישע אויסברייטונג + איזאטערמישע קאמפרעסיע) און צוויי אומקערבארע אדיאבאטישע פראצעסן (אדיאבאטישע אויסברייטונג און אדיאבאטישע קאמפרעסיע). בעת די אדיאבאטישע אויסברייטונג און קאמפרעסיע פראצעסן, גייט קיין היץ נישט אריין אדער ארויס פון סיסטעם (Q = 0). זינט Q = 0, איז די ענדערונג אין ענטראפיע בעת דעם אדיאבאטישן פראצעס = 0.

בעת איזאָטערמישער עקספּאַנשאַן, אַבזאָרבירט דער מאָטאָר 2000 דזש פון היץ (Q) ביי אַ טעמפּעראַטור (T) פון 500 K. ווײַל דער מאָטאָר אַבזאָרבירט היץ, איז Q פּאָזיטיוו. די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​דעם מאָטאָר בעת איזאָטערמישער עקספּאַנשאַן איז:

בעת איזאָטערמישער קאַמפּרעסיע, אָפּוואַרפט דער מאָטאָר 1400 דזש פון היץ (Q) ביי אַ טעמפּעראַטור (T) פון 350 K. ווײַל דער מאָטאָר אָפּוואַרפט היץ, האט Q אַ נעגאַטיוון סימן. די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​מאָטאָר בעת איזאָטערמישער קאַמפּרעסיע איז:

גאַנץ ענטראָפּיע ענדערונג = 4 דזש/ק ‐ 4 דזש/ק = 0

בייַשפּיל קשיא 3:

א היץ מאָטאָר באַקומט 600 דזשולס היץ (Q) ביי אַ טעמפּעראַטור פון 300 ^oC, טוענדיק ארבעט און ארויסגעבענדיק א געוויסע מאס היץ ביי א טעמפעראטור פון 100 ^oג. באַשטימען די סומע פון ​​היץ וואָס ווערט אָפּגעוואָרפן און די גאַנצע ענטראָפּיע ענדערונג אין דעם מאָטאָר בעת איין ציקל…

דיסקוסיע

T_H = 300 ק

Q_H = 600 דזש

T_L = 100 ק

Q_L =?

בעת איין ציקל, גייט א קארנאט מאטאר אדורך צוויי אומקערבארע איזאטערמישע פראצעסן (איזאטערמישע אויסברייטונג + איזאטערמישע קאמפרעסיע) און צוויי אומקערבארע אדיאבאטישע פראצעסן (אדיאבאטישע אויסברייטונג און אדיאבאטישע קאמפרעסיע). בעת די אדיאבאטישע אויסברייטונג און קאמפרעסיע פראצעסן, גייט קיין היץ נישט אריין אדער ארויס פון סיסטעם (Q = 0). זינט Q = 0, איז די ענדערונג אין ענטראפיע בעת דעם אדיאבאטישן פראצעס = 0.

בעת איזאָטערמישער עקספּאַנשאַן, אַבזאָרבירט דער מאָטאָר 600 דזש פון היץ (Q) ביי אַ טעמפּעראַטור (T) פון 300 K. ווײַל דער מאָטאָר אַבזאָרבירט היץ, איז Q פּאָזיטיוו. די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​דעם מאָטאָר בעת איזאָטערמישער עקספּאַנשאַן איז:

בעת איזאָטערמישער קאַמפּרעסיע, אָפּוואַרפט דער מאָטאָר 200 דזש פון היץ (Q) ביי אַ טעמפּעראַטור (T) פון 100 K. ווײַל דער מאָטאָר אָפּוואַרפט היץ, האט Q אַ נעגאַטיוון סימן. די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​מאָטאָר בעת איזאָטערמישער קאַמפּרעסיע איז:

גאַנץ ענטראָפּיע ענדערונג = 2 דזש/ק ‐ 2 דזש/ק = 0

פֿון בייַשפּיל פֿראַגע נומער 2 און בייַשפּיל פֿראַגע נומער 3, זעט אויס אַז די גאַנצע ענטראָפּיע ענדערונג פֿאַר אַ ריווערסאַבאַל פּראָצעס = 0. מיט אַנדערע ווערטער, אין אַ ריווערסאַבאַל פּראָצעס, איז די גאַנצע ענטראָפּיע שטענדיק קאָנסטאַנט.

בייַשפּיל קשיא 4:

א 2 קילאָגראַם אייז קיוב האט אַ טעמפּעראַטור פון 0 ^oג. די אייז קיובס ווערן געלייגט אין א קאנטעינער און געטריקנט אין דער זון. ווייל זיי באקומען צוגעלייגטע היץ פון דער לופט און דער זון, שמעלצט זיך דער אייז. באשטימט די ענדערונג אין ענטראפיע פון ​​דעם אייז. (די היץ פון פארשמעלצונג פון וואסער = 3,34 x 10⁵ דזש/קג)

דיסקוסיע

מאַסע פון ​​אייז = 2 ק"ג

אייז טעמפּעראַטור = 0 ^oC + 273 = 273 ק

היץ פון פוסיאָן פון וואַסער = 3,34 x 10 5 דזש/קג

די היץ וואָס איז נויטיק צו צעשמעלצן 2 ק"ג אייז אין וואַסער:

ק = מל

ק = (2 ק״ג)(3,34 x 10⁵ דזש/קג)

ק = 6,68 x 10⁵ J

ק = 668 x 10³ J

בעת דעם צעשמעלץ־פּראָצעס (פון אייז צו וואַסער), איז די טעמפּעראַטור קאָנסטאַנט. ווײַל די טעמפּעראַטור איז קאָנסטאַנט, ווערט די ענדערונג אין ענטראָפּיע פֿונעם אייז אויסגערעכנט.

בייַשפּיל קשיא 5:

א גלאז וואסער ביי א טעמפעראטור פון 26 ^oצעלזיוס געמישט מיט א גלאז וואסער ביי א טעמפעראטור פון 22 ^oג. אויב די מאַסע פון ​​וואַסער אין דעם גלאָז = 2 ק"ג, באַשטימען די ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​דעם וואַסער. נעמען אָן אַז הייס וואַסער און קאַלט וואַסער זענען געמישט אין אַ פארמאכטן, גוט-איזאָלירטן קאַנטיינער. היץ אַריבערפירן איז אַן אומקערלעך פּראָצעס.

דיסקוסיע

ספעציפישע היץ פון וואַסער (c) = 4180 דזש/קג C^o

מאַסע וואַסער = 2 קג (די זעלבע מאַסע וואַסער).

ווייל די מאַסע פון ​​וואַסער איז די זעלבע, די לעצט טעמפּעראַטור פון די געמיש = 24 ^oC (26 ^oC+22 ^oC / 2 = 48 ^oC / 2 = 24 ^oC).

די מאָס היץ וואָס הייס וואַסער באַפרייט ווען זיין טעמפּעראַטור פאַלט פון 26 ^oC - 24 ^oC:

ק = מק Δט = (2 ק"ג)(4180 דזש/ק"ג C^o) (26 ^oC - 24 ^oC) = (2 קג)(4180 דזש/קג C^o) (2 ^oC) = 16720 דזש

די מאָס היץ וואָס קאַלט וואַסער אַבזאָרבירט ווען זיין טעמפּעראַטור שטייגט פון 22°C – 24°C:

ק = מק Δט = (2 ק"ג)(4180 דזש/ק"ג C^o) (24 ^oC - 22 ^oC) = (2 ק"ג)(4180 דזש/ק"ג C^o) (2 ^oC) = 16720 דזש

גאַנץ ענטראָפּיע ענדערונג = ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​הייס וואַסער + ענדערונג אין ענטראָפּיע פון ​​קאַלט וואַסער

דורכשניטלעכע טעמפּעראַטור פון הייס וואַסער = (26 ^oC+24 ^oג) / 2 = 50 ^oC / 2 = 25 ^oC ‐‐‐‐ 25 + 273 = 298 ק

דורכשניטלעכע טעמפּעראַטור פון קאַלט וואַסער = (22 ^oC+24 ^oג) / 2 = 46 ^oC / 2 = 23 ^oC ‐‐‐‐ 23 + 273 = 296 ק

הייס וואַסער גיט ארויס היץ, אַזוי איז Q נעגאַטיוו. פאַרקערט, קאַלט וואַסער אַבזאָרבירט היץ, אַזוי איז Q פּאָזיטיוו. געדענקט די Q צייכן קאָנווענשאַן (ערשטער געזעץ פון טערמאָדינאַמיק).

ΔS סך הכל = ΔS הייס וואסער + ΔS קאלט וואסער

Δ ס גאַנץ = - 56,107 דזש/ק + 56,486 דזש/ק

ΔS סך הכל = 0,379 דזש/ק

די גאַנצע ענטראָפּיע וואַקסט מיט 0,379 דזש/ק

כאָטש די ענטראָפּיע פון ​​עטלעכע טיילן פון דער סיסטעם פאַרקלענערט זיך (-56,107 דזש/ק), די ענטראָפּיע פון ​​עטלעכע טיילן פון דער סיסטעם וואַקסט מיט אַ גרעסערער מאָס (+ 56,486 דזש/ק) אַזוי אַז די גאַנצע ענטראָפּיע וואַקסט שטענדיק (+ 0,379 דזש/ק).

די פארגרעסערונג אין גאַנצער ענטראָפּיע אין אַן אומקערלעכן פּראָצעס איז נישט נאָר אָנווענדלעך צו דער היץ־איבערפיר צווישן דער הייסער און קאַלטער וואַסער־מישונג וואָס מיר האָבן אַנאַליזירט אויבן, נאָר אויך אָנווענדלעך צו אַלע פאַלן וואָס וויסנשאַפֿטלער האָבן שטודירט. גאַנצע ענטראָפּיע בלייבט שטענדיק קאָנסטאַנט אויב דער פּראָצעס איז אומקערלעך. אויב דער פּראָצעס איז אומקערלעך, וואַקסט די גאַנצע ענטראָפּיע שטענדיק.

אין עיקר, אַלע נאַטירלעכע פּראָצעסן אין אונדזער טעגלעך לעבן זענען אומקערלעך, אַזוי די גאַנצע ענטראָפּיע וואַקסט אומוויכטלעך. דעם פאַקט איז צוזאַמענגעפאַסט אין דער פאלגענדער שורה:

אין אַן אומקערלעכן פּראָצעס, וואַקסט שטענדיק די גאַנצע ענטראָפּיע פֿון דער סיסטעם און דער אַרומיקער סביבה.

די איטאַליזירטע זאַץ איז אַן אַלגעמיינע דערקלערונג פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק. דער צווייטער געזעץ פון טערמאָדינאַמיק איז עפּעס אַנדערש פון אַנדערע געזעצן פון פיזיק. געוויינטלעך ווערן פיזישע געזעצן אויסגעדריקט ווי גלייכונגען (למשל, ניוטאָנס געזעצן) אָדער ווי קאָנסערוואַציע געזעצן (למשל, דער געזעץ פון קאָנסערוואַציע פון ​​ענערגיע).

ענטראָפּיע איז אַ מאָס פֿון אומאָרדענונג

ענטראָפּיע קען באַטראַכט ווערן ווי אַ מאָס פֿון אומאָרדענונג. אין באַצוג צו דער אַלגעמיינער דערקלערונג פֿון דעם צווייטן געזעץ פֿון טערמאָדינאַמיק, טענדירט אומאָרדענונג צו פֿאַרגרעסערן זיך אין אומקערלעכע פּראָצעסן. מיט אַנדערע ווערטער, יעדער אומקערלעכער פּראָצעס פֿירט אין עיקר צו אַ צושטאַנד פֿון אומאָרדענונג. די באַדייטונג פֿון אומאָרדענונג דאָ קען זיין אומקלאָר, אַזוי וועט עס דערקלערט ווערן מיט ביישפּילן פֿון אומקערלעכע פּראָצעסן וואָס פּאַסירן אין וואָכעדיקן לעבן.

ס'איז וויכטיג צו באַמערקן אַז דער באַגריף פֿון ענטראָפּיע איז אָריגינעל געווען פֿאַרבונדן בלויז מיט אומקערלעכע פּראָצעסן וואָס האָבן אַרײַנגערעכנט ענדערונגען אין ענערגיע פֿאָרעם און ענערגיע איבערפֿירונג. נאָכדעם וואָס עס ווערט באַפֿרײַט פֿון זײַן שטאַם און פֿאַלן פֿרײַ ביז עס שלאָגט דעם באָדן, גליטשט אַ מאַנגאָ קיינמאָל נישט אַרויף. אַ בוך וואָס מיר שטופּן און דאַן שטעלן זיך אָפּ באַוועגט זיך קיינמאָל נישט צוריק צו אונדז. דאָס זענען עטלעכע בײַשפּילן פֿון אומקערלעכע פּראָצעסן פֿאַרבונדן מיט ענדערונגען אין ענערגיע פֿאָרעם און דעם איבערפֿירונג פֿון ענערגיע פֿון איין אָביעקט צו אַן אַנדערן. די פּראָצעסן פּאַסירן בלויז אין איין ריכטונג, אָבער קיינמאָל נישט אין דער פֿאַרקערטער ריכטונג. אַ מאַנגאָ גליטשט קיינמאָל נישט אַרויף אַליין ווײַל... אינערלעכע ענערגיע פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיעדאס בוך גליטשט קיינמאל נישט צו אונדז ווייל די היץ וואס ווערט גענערירט דורך רייבונג ווערט פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיע.

אומאומקערלעכע פראצעסן וואס פאסירן אין אוניווערס זענען נישט נאר פארבונדן מיט ענדערונגען אין ענערגיע פארמען און ענערגיע איבערפיר. נאכדעם וואס מיר ווערן געבוירן, וואקסן מיר אויף צו בעיביס, קינדער, טיניידזשערס, דערוואקסענע, דערנאך ווערן מיר אלט און פארפוילט און ענדלעך שטארבן מיר 😉 האט איר שוין אמאל געזען ווי אן אלטער מענטש ווערט א בעיבי? קיינמאל נישט... דער צעלפאן וואס מיר ניצן ווערט מיט דער צייט טיפש און געשעדיגט... א נייער אויטא וואס איז געווען אנפאנגס גלאט און שטארק ווערט ווייניגער גלאט און שוואך נאכדעם וואס איר ניצט עס פאר א פאר יאר. האט איר שוין אמאל געזען אן אלטער אויטא פלוצלינג ווערן ניי? אדער אייער באליבטער צעלפאן ווערט יעדן טאג גלאטער און בעסער? קיינמאל נישט... נאכדעם וואס ער ווערט געניצט, ווערט דער צעלפאן טיפש און געשעדיגט. קארס זענען די זעלבע... דאס זענען עטליכע ביישפילן פון אומאומאומקערלעכע פראצעסן וואס האבן גארנישט צו טאן מיט ענדערונגען אין ענערגיע פארמען און ענערגיע איבערפיר.... יעצט, נאכדעם וואס מיר פארשטייען אז אלע נאטירלעכע פראצעסן וואס פאסירן אין אוניווערס זענען אומאומאומקערלעך, ווערט דער באגריף פון ענטראפיע ברייטער. די דיסקוסיע באדעקט נישט נאר טערמאדינאמישע פראצעסן נאר נעמט אויך אריין אסאך אנדערע אומאומאומקערלעכע פראצעסן אין אוניווערס.

איצט לאָמיר דיסקוטירן עטלעכע אומקערלעכע פּראָצעסן וואָס פּאַסירן אין וואָכעדיקן לעבן. ערשטנס, לאָמיר באַטראַכטן אַ פּשוטן אומקערלעכן פּראָצעס. דאָס איז נאָר אַן הקדמה, כּדי איר זאָלט פֿאַרשטיין דעם באַגריף פֿון ענטראָפּיע און זײַן פֿאַרבינדונג מיט אומקערלעכע פּראָצעסן.

למשל, לאָמיר זאָגן אַז איר האָט אַ צאָל רויטע און בלויע מאַרבלען. די מאַרבלען זענען געשטעלט אין אַ קאַנטיינער. די בלויע מאַרבלען זענען אָרדנטלעך אויסגעשטעלט ביים דנאָ, בשעת די רויטע מאַרבלען זענען אָרדנטלעך אויסגעשטעלט ביים שפּיץ (לינקס בילד). די אויסשטעל פון אייערע מאַרבלען אין דעם קאַנטיינער קוקט זייער אָרדנטלעך... דער דנאָ איז אַלע בלוי, דער שפּיץ איז אַלע רויט.

דערנאך, שאקלט איר אדער שאקלט איר דעם קאנטעינער ארויף און אראפ. ווייל דער קאנטעינער ווערט באוועגט ארויף און אראפ, טוישט זיך די אראנדזשירונג פון די מירמלשטיין, וואס איז אנהייב געווען זייער רעגולער, צו ווערן ווידער אומגלייך (רעכטע בילד). די רויטע און בלויע מירמלשטיין ווערן געמישט צוזאמען 😉 וואס מער איר שאקלט עס, ווערט די אראנדזשירונג פון די מירמלשטיין מער אומגלייך... איז עס מעגליך אז נאכדעם וואס מען שאקלט עס, ווערט די אראנדזשירונג פון די מירמלשטיין רעגולער ווי פריער? עס איז אוממעגלעך... ביטע באווייזט עס אויב איר גלייבט עס נישט. עס איז אוממעגלעך פאר די מירמלשטיין צו ווערן רעגולער ווי פריער... דאס איז א ביישפיל פון אן אומקערלעכן פראצעס. נאכדעם וואס איר האט דורכגעמאכט אן אומקערלעכן פראצעס, טוישט זיך די אראנדזשירונג פון די מירמלשטיין, וואס איז אנהייב געווען זייער רעגולער, צו ווערן אומגלייך. רעגולערקייט האט זיך געטוישט אין אומגלייך...

דאס זעלבע פאסירט אין אנדערע אומקערלעכע פראצעסן. ווען מיר רירן אן א הייסן אביעקט און א קאלטן אביעקט, וועט היץ אויטאמאטיש פליסן פון דעם הייסן אביעקט צום קאלטן אביעקט... היץ שטעלט אפ פליסן נאכדעם וואס די צוויי אביעקטן אין קאנטאקט דערגרייכן די זעלבע טעמפעראטור. דער פראצעס איז אומקערלעך... נו, אנפאנגס האבן מיר צוויי אראנדזשירונגען פון מאלעקולן, נעמליך מאלעקולן וואס האבן א גרויסע דורכשניטלעכע קינעטישע ענערגיע (די מאלעקולן וואס מאכן אויס דעם הייסן אביעקט) און מאלעקולן וואס האבן א קליינע דורכשניטלעכע קינעטישע ענערגיע (די מאלעקולן וואס מאכן אויס דעם קאלטן אביעקט). נאכדעם וואס דער הייסער אביעקט און דער קאלטער אביעקט דערגרייכן די זעלבע טעמפעראטור (די מאלעקולן האבן די זעלבע דורכשניטלעכע קינעטישע ענערגיע), קענען מיר מער נישט אונטערשיידן די צוויי אראנדזשירונגען פון מאלעקולן. די אראנדזשירונג פון מאלעקולן וואס איז אנפאנגס געווען רעגולער טוישט זיך צו ווערן אומקערלעך. ענליך צו דער אראנדזשירונג פון מירמלשטיין אויבן... נאכדעם וואס די צוויי אביעקטן דערגרייכן די זעלבע טעמפעראטור, טוישט זיך די רעגולערע אראנדזשירונג פון מאלעקולן צו אומקערלעךקייט (די אומקערלעךקייט פארגרעסערט זיך צוליב דעם אומקערלעכן טראנספער פון היץ).

ווייטער, דער פלוס פון היץ פון א הייסן אביעקט צו א קאלטן אביעקט קען מען באטראכטן אלס דער פלוס פון היץ פון א הויך-טעמפעראטור ראיאן צו א נידעריג-טעמפעראטור ראיאן אין א היץ מאטאר. דער פלוס פון היץ פון א הויך-טעמפעראטור ראיאן צו א נידעריג-טעמפעראטור ראיאן ערלויבט א היץ מאטאר צו דורכפירן ארבעט. א היץ מאטאר קען נישט דורכפירן ארבעט אן א היץ פלוס. אזוי, קענען מיר אויפשטעלן א שייכות צווישן דער גרייס פון דער אומארדענונג און דער מעגלעכקייט צו דורכפירן ארבעט. נאכדעם וואס מען דערגרייכט די זעלבע טעמפעראטור, איז נישטא מער קיין היץ פלוס פון דעם הייסן אביעקט צום קאלטן אביעקט (די אומארדענונג פארגרעסערט זיך). ווייל די אפוועזנהייט פון היץ פלוס פארמיידט א היץ מאטאר פון דורכפירן ארבעט, קענען מיר זאגן אז א סיסטעם וואס קען נישט דורכפירן ארבעט האט א הויכע אומארדענונג, בשעת א סיסטעם וואס קען דורכפירן ארבעט האט נידעריגע אומארדענונג...

פון די רעזולטאטן קענען מיר ציען מסקנות וועגן דעם שייכות צווישן פארמען פון ענערגיע און דעם מאס פון אומארדנונג. באזיקלי, די פארעם פון ענערגיע וואס קען גענוצט ווערן צו טאן ארבעט איז פאטענציעלע ענערגיע. די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​וואסער קען גענוצט ווערן צו באוועגן א טורבינע. די כעמישע פאטענציעלע ענערגיע אין אויל קען גענוצט ווערן צו באוועגן א פארמיטל. די כעמישע פאטענציעלע ענערגיע אין אונזערע קערפער קען גענוצט ווערן צו טאן ארבעט, רייזן, שטודירן... די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​א מאנגא קען גענוצט ווערן צו פאררעכטן א ליעק אין דאך פון א הויז 😉 ווייל נוצלעכע פארמען פון ענערגיע קענען גענוצט ווערן צו טאן ארבעט, קענען מיר זאגן אז נוצלעכע פארמען פון ענערגיע זענען מער ארדנטלעך, בשעת אומניצלעכע פארמען פון ענערגיע זענען מער אומארדנטלעך. די פארמען פון אומניצלעכע ענערגיע זענען אינערליכע ענערגיע און היץ... נאכדעם וואס זי שלאגט דעם באדן, גליטשט דער מאנגא קיינמאל מער נישט ארויף ווייל די אינערליכע ענערגיע ווערט פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיע...

נאכדעם וואס מיר שטופן דאס בוך, באוועגט זיך דאס בוך. די אנוועזנהייט פון רייבונג מאכט אז דאס בוך זאל אויפהערן צו רירן זיך... אין דעם פאל, האט זיך די קינעטישע ענערגיע פונעם בוך געטוישט אין היץ (היץ קומט ארויס צוליב רייבונג). אין פאקט, גליטשט דאס בוך וואס איז נאך אלץ נישט צוריק צו אונז ווייל די היץ האט זיך געטוישט אין קינעטישע ענערגיע... די צוויי ביישפילן ווייזן אז היץ איז צוויי אומניצלעכע פארמען פון ענערגיע. אומניצלעכע פארמען פון ענערגיע קענען נישט גענוצט ווערן צו טאן ארבעט. אזוי, קענען מיר זאגן אז היץ און אינערלעכע ענערגיע האבן א הויכע אומגלייכבארקייט...

באזיקלי, דער פּראָצעס פון ענדערן די פאָרעם פון ענערגיע, פון אַ נוצלעכע פאָרעם פון ענערגיע צו אַ אומניצלעכע פאָרעם פון ענערגיע פאַרגרעסערט שטענדיק כאַאָס... אין סלענג, ענטראָפּיע וואַקסט שטענדיק בעת דעם פּראָצעס פון ענדערן די פאָרעם פון ענערגיע... ווייל ענטראָפּיע וואַקסט שטענדיק מיטן דורכגאַנג פון צייט, וועלן אַלע נוצלעכע פארמען פון ענערגיע זיך ענדערן אין אומניצלעכע פארמען. ענערגיע וועט שטענדיק זיין קאָנסערווירט אין דעם פּראָצעס פון ענדערן די פאָרעם פון ענערגיע, אָבער די פאָרעם פון ענערגיע וואָס איז אָרדנטלעך און קען ווערן גענוצט צו טאָן אַרבעט ענדערט זיך אין אַן אומגלייכע פאָרעם און קען נישט ווערן גענוצט צו טאָן אַרבעט...

ענטראָפּיע און סטאַטיסטיק

פריער האבן מיר דיסקוטירט אז ענטראפיע איז א מאס פון אומארדנונג. יעדער אומקערלעכער פראצעס פירט אין עיקר צו א צושטאנד פון הויכער אומארדנונג. די געדאנק קען אויסזען אבסטראקט און אומקלאר. כדי בעסער צו פארשטיין דעם באגריף פון ענטראפיע, קענען מיר ניצן א סטאטיסטישן צוגאנג. פארשטיין דעם באגריף פון ענטראפיע מיט א סטאטיסטישן צוגאנג איז ערשט גענוצט געווארן דורך לודוויג באָלצמאן (1844–1906).

אין אָנהייב פֿון דעם אַרטיקל איז דערקלערט געוואָרן אַז ענטראָפּיע איז אַ קוואַנטיטעט וואָס באַשרײַבט דעם מיקראָסקאָפּישן צושטאַנד פֿון אַ סיסטעם. קוואַנטיטעטן וואָס באַשרײַבן מאַקראָסקאָפּישע צושטאַנדן קען מען גלייך וויסן, אָבער קוואַנטיטעטן וואָס באַשרײַבן מיקראָסקאָפּישע צושטאַנדן קענען נישט. כּדי צו פֿאַרשטיין דעם מיקראָסקאָפּישן צושטאַנד, קענען מיר אויספֿאָרשן די באַציִונג צווישן מאַקראָסקאָפּישע און מיקראָסקאָפּישע צושטאַנדן.

האָט איר אַ הונדערט רופּיאַ מטבע? אַ הונדערט רופּיאַ מטבע האָט צוויי זייטן: איין זייט שטעלט פֿאָר אַ גאַרודאַ פֿויגל און די אַנדערע זייט שטעלט פֿאָר דאָס וואָרט 100 רופּיאַ. אַזוי, למשל, אויב איר האָט פֿיר הונדערט רופּיאַ מטבעות... אויב איר וואַרפֿט אַלע פֿיר הונדערט רופּיאַ מטבעות אויפֿן שטאָק, וועלן זײַן פֿינף פֿאַרשידענע רעזולטאַטן אין איין וואָרף:

ערשטנס, דערשייַנען אַלע בילדער פון די גאַרודאַ פויגל (4 בילדער);

צווייטנס, ערשיינען זיך 3 בילדער פון דעם גאַרודאַ פויגל, 1 שריפט פון הונדערט רופּיאַ (3 בילדער, 1 שריפט);

דריטנס, 2 בילדער פון דעם גאַרודאַ פויגל דערשייַנען, 2 ווערטער הונדערט רופּיאַ (2 בילדער, 2 ווערטער);

פערטנס, 1 בילד פון א גארודא פויגל ערשיינט, 3 ווערטער הונדערט רופּיאַה ערשיינען (1 בילד, 3 ווערטער);

פינפטנס, די ווערטער הונדערט רופּיאַה דערשייַנען (4 ווערטער)...

מיר רופן די פינף מעגלעכע בילדער אדער שריפטן מאַקראָסקאָפּישע צושטאַנדן (מאַקראָ = גרויס). פאַרקערט, אויב מיר רעפּרעזענטירן די פיר מטבעות ווי בילדער אדער שריפטן, זאָגן מיר מיקראָסקאָפּישע צושטאַנדן (מיקראָ = קליין).

אין איין ווארף, זענען דא 16 מעגלעכע מיקראסקאפישע צושטאנדן (יעדע מטבע האט צוויי שאנסן. פיר מטבעות האבן 16 שאנסן = 2 x 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). די גרעסטע ווארשיינליכקייט איז אז 2 בילדער און 2 שריפטן זאלן ערשיינען (עס זענען דא 6 מעגלעכע מיקראסקאפישע צושטאנדן פון א סך הכל פון 16 מיקראסקאפישע צושטאנדן - 6/16 x 100% = 37,5%). פון דער אנדערער זייט, די קלענסטע ווארשיינליכקייט איז אז 4 בילדער אדער 4 שריפטן זאלן ערשיינען (יעדער האט 1 מעגלעכן מיקראסקאפישן צושטאנד - 1/16 x 100% = 6,25%). וואס מיר דיסקוטירן דא איז נאר די שאנס אדער ווארשיינליכקייט... אויב מיר ווארפן מטבעות 16 מאל, איז עס נישט זיכער אז 2 בילדער און 2 שריפטן וועלן ערשיינען 6 מאל. אבער אויב מיר ווארפן מטבעות טויזנטער מאל, קען די ווארשיינליכקייט אז 2 בילדער און 2 שריפטן זאלן ערשיינען דערנענטערן זיך צו 37,5%.

ס'איז בעסער עס צו באווייזן... ביטע ווארפט פיר הונדערט רופּיאַ מטבעות 100 מאל (1000 מאל אויב איר קענט 😉). שרייבט אויף די דאטן באקומען אין איין ווארף... נאכדעם וואס איר ווארפט די מטבעות 100 מאל, וועט איר זען אז 2 בילדער און 2 שריפטן ערשיינען דאס מערסטנס. וואס מער די צאל ווארפן, די ווארשיינליכקייט צו באקומען 2 בילדער און 2 שריפטן דערנענטערט זיך צו 37,5% פון דער גאנצער צאל ווארפן.

פריער האבן מיר נאר געקוקט אויף 4 מטבעות. אויב מיר פארגרעסערן די צאל מטבעות, דאן פארגרעסערט זיך די צאל מיקראסקאפישע צושטאנדן. למשל, מיר האבן 100 מטבעות... אין איין ווארף, זענען דא 2 100 = 1,27 x 10^30 מעגלעכע מיקראסקאפישע צושטאנדן... די גרעסטע ווארשיינליכקייט איז אז 50 בילדער און 50 שריפטן וועלן דערשיינען (עס זענען דא 1,01 x 10^29 מעגלעכע מיקראסקאפישע צושטאנדן פון א סך הכל פון 1,27 x 10^30 מיקראסקאפישע צושטאנדן). פארקערט, די קלענסטע ווארשיינליכקייט איז אז 100 בילדער אדער 100 שריפטן וועלן דערשיינען (יעדער האט נאר 1 מעגלעכן מיקראסקאפישן צושטאנד פון א סך הכל פון 1,27 x 10^30 מיקראסקאפישע צושטאנדן). זייער קליין און כמעט אוממעגלעך... אויב מיר האבן 1000 מטבעות, איז די ווארשיינליכקייט אז 1000 בילדער אדער 1000 שריפטן וועלן דערשיינען, פארשטייט זיך, נאך קלענער און אלץ מער אוממעגלעך.

כדי דאָס צו פֿאַרבינדן מיטן באַגריף פֿון ענטראָפּיע, קענען מיר אָננעמען אַז אַלע בילדער אָדער דער גאַנצער טעקסט זענען אין אַן אָרדנטלעכער אָרדענונג, בשעת האַלב די בילדער און האַלב דער טעקסט זענען אין אַן אומגלייַכער אָרדענונג. ווי גרעסער די צאָל מטבעות, אַלץ קלענער ווערט די וואַרשיינלעכקייט אָדער שאַנס צו באַקומען אַן אָרדנטלעכע אָרדענונג (אַלע בילדער אָדער דער גאַנצער טעקסט), און עס ווערט כּמעט אוממעגלעך. פֿאַרקערט, אַן אומגלייַכער אָרדענונג (האַלב די בילדער און האַלב דער טעקסט) האט אַ פיל גרעסערע וואַרשיינלעכקייט אָדער שאַנס. פֿון דעם רעזולטאַט, זעט אויס אַז אומגלייַכלעכקייט איז ענג פֿאַרבונדן מיט וואַרשיינלעכקייט. דער מערסט מסתּמא צושטאַנד איז אַן אומגלייַכער צושטאַנד, בשעת דער מערסט אומגעריכטער צושטאַנד איז אַן אָרדנטלעכער צושטאַנד.

די אַלגעמיינע אויסזאָג פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק, וואָס מיר האָבן פריער דיסקוטירט, זאָגט אַז ענטראָפּיע, אדער אומאָרדענונג, וואַקסט שטענדיק אין יעדן אומקערלעכן פּראָצעס. די אויסזאָג פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק קען מען פֿאַרשטיין ווי אַ וואַרשיינלעכקייט אויסזאָג. דאָס מיינט אַז יעדער פּראָצעס וואָס פּאַסירט אין דער וועלט איז דער מיט דער גרעסטער וואַרשיינלעכקייט אדער געלעגנהייט. דער צווייטער געזעץ פון טערמאָדינאַמיק פאַרווערט נישט אַ פאַרקלענערונג אין ענטראָפּיע אין יעדן אומקערלעכן פּראָצעס, אָבער די וואַרשיינלעכקייט איז זייער קליין, כּמעט אוממעגלעך. פאַרקערט, אַ פאַרגרעסערונג אין ענטראָפּיע האט אַ פיל גרעסערע וואַרשיינלעכקייט. די צאָל פּעניז וואָס מיר האָבן פריער אויסגעפאָרשט איז געווען בלויז 100... אין פאַקט, זענען דאָ 6,02 x 10²³ מאלעקולן... דאָס איז אַ זייער גרויסע צאָל. די מעגלעכע מיקראָסקאָפּישע צושטאַנדן פון דעם נומער זענען דאָך זייער גרויס, אַזוי יעדער סדר האט אַ זייער קליינע, כּמעט אוממעגלעך, שאַנס...

אויב מיר לאזן ווארפן א גלאז אויפן שטאק, קענען די גלאז שטיקלעך וואס זענען צעשפרייט אויפן שטאק זיך נאכאמאל צוזאמענקומען און פארמירן א גאנצן גלאז ווי פריער. אבער די שאנס אז דאס זאל פאסירן איז אזוי קליין אז עס איז אוממעגלעך... ווען דאס גלאז איז נאך גאנץ, איז די פאזיציע פון ​​די מאלעקולן מער ארדנטלעך. ווען דאס גלאז פאלט ביז עס ברעכט זיך אזוי אז די גלאז שטיקלעך זענען צעשפרייט אויפן באדן, ווערט די פאזיציע פון ​​די מאלעקולן אומארדענטלעך. די שאנס זיך צוריקצוקערן צו אן ארדנטלעכן פאזיציע איז אזוי קליין אז עס איז אוממעגלעך צו ערווארטן אז די גלאז מאלעקולן זאלן זיך נאכאמאל צוזאמענקומען. אויב מיר רירן אן א הייסן אביעקט און א קאלטן אביעקט, וועט היץ אליין פליסן פון דעם הייסן אביעקט צום קאלטן אביעקט... הייסע אביעקטן האבן מאלעקולן וואס רירן זיך צופעליג און שנעל, פון דער אנדערער זייט איז די באוועגונג פון די מאלעקולן וואס מאכן אויס קאלטע אביעקטן נישט זייער שנעל. די שאנס אז די שנעל-באוועגלעכע מאלעקולן זאלן זיך צוזאמענשטויסן איינע מיט די אנדערע אדער אריבערגיין צום קאלטן אביעקט איז פיל גרעסער ווי די שאנס פון מאלעקולן וואס רירן זיך לאנגזאם... ווער עס איז שנעל באקומט עס 😉 היץ קען זיך באוועגן פון א קאלטן אביעקט צו א הייסן אביעקט, אבער די שאנס אז דאס זאל פאסירן איז פיל קלענער.

די בלויע און רויטע מאַרבלען אין דער אילוסטראַציע אויבן קענען צוריקקומען צו זייער אָריגינעלער, רעגולערער אָרדענונג. אָבער די שאַנס צוריקצוקומען צו אַן אָרדנטלעכער אָרדענונג איז פיל קלענער. אַן אומאָרדנטלעכע אָרדענונג האט אַ פיל גרעסערע שאַנס. אזוי אויך, די פרייע יקספּאַנשאַן וואָס גאַז אין אַ פארמאכטן קאַנטיינער דערפאַרט. דער קאַנטיינער האט צוויי קאַמערן, וואו די צוויי קאַמערן זענען אפגעשיידט דורך אַ באַריערע. אנפאנגס איז דער גאַז אין דער לינקער קאַמער. ווען די באַריערע ווערט אַוועקגענומען, וועלן די גאַז מאַלעקולן שטראָמען צו דער רעכטער קאַמער. די רעכטע קאַמער איז ליידיק, בשעת די לינקע קאַמער כּולל מאַלעקולן וואָס רירן זיך צופעליק. ווען די באַריערע ווערט אַוועקגענומען, האָבן די מאַלעקולן אַ גרויסע שאַנס אַריבערצוגיין אין דער ליידיקער קאַמער. נאָכדעם וואָס די מאַלעקולן פילן דעם גאַנצן באַנד פון דעם קאַנטיינער וואָס האט צוויי קאַמערן, איז עס מעגלעך פֿאַר אַלע מאַלעקולן צו פּלאָמבירן די לינקע קאַמער ווידער? עס איז מעגלעך, אָבער די וואַרשיינלעכקייט איז זייער קליין. אין איין מאָל אַליין, זענען דאָ 6,02 x 10²³ מאלעקולן... די ווארשיינליכקייט אז אלע מאלעקולן זענען אין די לינקע זייט איז 1 אין א מיליאן. איינס אין א מיליאן איז א זייער קליינע און כמעט אוממעגלעכע ווארשיינליכקייט...

דער צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק זאגט אונז אז יעדער פראצעס וואס פאסירט אין אוניווערס איז דער מערסט ווארשיינליכער פראצעס. די ריכטונג אין וועלכער א פראצעס אין נאטור גייט פאר (צו העכערער ענטראפיע) ווערט באשטימט דורך צופאל אדער ווארשיינליכקייט... אומארדנונג האט א פיל גרעסערע ווארשיינליכקייט פון פאסירן און איז דעריבער מער ווארשיינליכ...

ענטראָפּיע = פײַל פֿון צײַט

ענטראָפּיע ווערט אויך גערופן דער פײַל פֿון צײַט ווײַל עס זאָגט אונדז די ריכטונג אין וועלכער צײַט גייט פֿאַרבײַ. די ריכטונג פֿון יעדן נאַטירלעכן פּראָצעס איז צו אומאָרדענונג. אויב מיר באַאָבאַכטן דאָס פֿאַרקערטע, דאָס הייסט, אומאָרדענונג אַליין ווערט אָרדענונג, קענען מיר זאָגן אַז די געשעעניש איז איבערגעדרייט. אויב מיר זען צעוואָרפֿענע גלאָז־פֿראַגמענטן אויפֿן שטאָק וואָס זאַמלען זיך ווידער און פֿאָרמען ווידער אַ גאַנצן גלאָז, קענען מיר זאָגן אַז די געשעעניש איז איבערגעדרייט. דאָס פּאַסירט קיינמאָל נישט אין אונדזער טעגלעך לעבן, און אויב יאָ, וואָלט עס פֿאַרלעצט דעם צווייטן געזעץ פֿון טערמאָדִינאַמיק. אין דעם פֿאַל באַוועגט זיך צײַט קיינמאָל נישט צוריק און אומאָרדענונג ענדערט זיך קיינמאָל נישט אויטאָמאַטיש אין אָרדענונג. די מערסט מסתּמא און קאָנסטאַנטע געשעעניש אין אונדזער לעבן איז אַז אָרדענונג באַוועגט זיך שטענדיק צו אומאָרדענונג; צײַט באַוועגט זיך שטענדיק פֿאָרווערטס, נישט צוריק. אויב אַן אַלטער מענטש ווערט אַ בעיבי, וואָלטן מיר דאָס באַטראַכט ווי אַבנאָרמאַל און אַ פֿאַרלעצונג פֿון דעם צווייטן געזעץ פֿון טערמאָדִינאַמיק.