Ohun Tí Ó Wà Nínú Entropy
Nínú ìjíròrò tó ṣáájú, a kẹ́kọ̀ọ́ nípa ọ̀pọ̀lọpọ̀ gbólóhùn pàtó ti òfin kejì ti thermodynamics. Ó yẹ kí a kíyèsí pé àwọn gbólóhùn pàtó wọ̀nyí lè ṣàlàyé àwọn ìlànà kan tí a kò le yípadà. Gbólóhùn Clausius nìkan ṣàlàyé ìgbésẹ̀ ooru àti ìbáṣepọ̀ rẹ̀ pẹ̀lú ìlànà iṣẹ́ ti firiji. Gbólóhùn Kelvin àti Planck ní í ṣe pẹ̀lú ìlànà iṣẹ́ ti firiji. ẹ̀rọ ooru. Ní pàtàkì, àwọn gbólóhùn méjèèjì yìí ní í ṣe pẹ̀lú ìgbéjáde ooru. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìlànà mìíràn tí a kò le ṣàtúnṣe tí a kò le ṣàlàyé nípa lílo àwọn gbólóhùn méjì wọ̀nyí.
Gbólóhùn pàtó ti òfin kejì ti thermodynamics kò lè ṣàlàyé gbogbo àwọn ìlànà tí a kò lè yípadà, nítorí náà a nílò gbólóhùn gbogbogbòò. Gbólóhùn gbogbogbòò yìí ni a retí láti ṣàlàyé gbogbo àwọn ìlànà tí a kò lè yípadà tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé. Gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics ni a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ ní àárín ọ̀rúndún kọkàndínlógún, nípasẹ̀ iye tí a ń pè ní entropy (S). A lè ronú nípa Entropy gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n ìdàrúdàpọ̀. Clausius kọ́kọ́ ṣe àgbékalẹ̀ iye entropy náà ó sì wá láti inú ìyípo Carnot (ẹ̀rọ ooru pípé). Gẹ́gẹ́ bí Clausius ti sọ, ìtóbi ìyípadà nínú entropy tí ètò kan ní ìrírí, nígbà tí ètò náà bá gba ooru afikún (Q) ní ìwọ̀n otútù tí ó dúró ṣinṣin, ni a ń fihàn nípasẹ̀ ìṣirò:
Entropy jẹ́ iye kan tí ó ń ṣàpèjúwe ipò kékeré ti ètò kan, nítorí náà a kò le wọ̀n tààrà. A kàn ń ṣàyẹ̀wò ìyípadà nínú entropy nìkan. Ó jọ ìyípadà agbára nínú ètò kan. òfin àkọ́kọ́ ti thermodynamics.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 1:
Iye gaasi ninu apo kan ni a maa n faagun adiabatic. Kini iyipada ninu entropy ti gaasi naa?
Ifọrọwanilẹnuwo
Nígbà ìlànà adiabatic, kò sí ọ̀kan ooru tí ó wọ inú tàbí jáde kúrò nínú ètò náà (gaasi). Nítorí pé Q = 0 nígbà náà ΔS = 0. Entropy ti eto naa ko yipada, ti a tun mọ si constant. Ki ni nipa titẹ adiabatic? O jẹ kanna ni ipilẹ. Lakoko titẹ adiabatic, ooru ko wọ tabi jade kuro ninu eto naa (Q = 0). Nitorinaa, entropy ti eto naa jẹ constant.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 2:
Ẹ̀rọ Carnot kan gba ooru 2000 J ní 500 K, ó ń ṣiṣẹ́ ó sì ń kọ ooru kan sílẹ̀ ní 350 K. Pinnu iye ooru tí a kọ̀ àti gbogbo ìyípadà entropy nínú ẹ̀rọ náà nígbà ìyípo kan.
Ifọrọwanilẹnuwo
Tí ètò náà bá gba ooru, Q yóò jẹ́ rere, tí ètò náà bá tú ooru jáde, Q yóò jẹ́ negative. Ètò fún ọ̀ràn yìí jẹ́ ẹ̀rọ Carnot.
Nígbà ìyípo kan, ẹ̀rọ Carnot kan máa ń lo àwọn ilana isothermal méjì tí a lè yípadà (ìfẹ̀sí isothermal + ìfúnpọ̀ isothermal) àti àwọn ilana adiabatic méjì tí a lè yípadà (ìfẹ̀sí adiabatic àti ìfúnpọ̀ adiabatic). Nígbà àwọn ilana ìfẹ̀sí adiabatic àti ìfúnpọ̀, ooru kò wọ inú tàbí jáde kúrò nínú ètò náà (Q = 0). Láti ìgbà tí Q = 0, ìyípadà nínú entropy nígbà ilana adiabatic = 0.
Nígbà ìfẹ̀sí isothermal, ẹ̀rọ náà máa ń gba 2000 J ti ooru (Q) ní ìwọ̀n otútù (T) ti 500 K. Nítorí pé ẹ̀rọ náà máa ń gba ooru, Q jẹ́ rere. Ìyípadà nínú entropy ẹ̀rọ náà nígbà ìfẹ̀sí isothermal ni:
Nígbà ìfúnpọ̀ ooru isothermal, ẹ̀rọ náà kò gba 1400 J ti ooru (Q) ní ìwọ̀n otútù (T) ti 350 K. Nítorí pé ẹ̀rọ náà kò gba ooru, Q ní àmì odi. Ìyípadà nínú entropy ẹ̀rọ náà nígbà ìfúnpọ̀ ooru isothermal ni:
Àpapọ̀ ìyípadà entropy = 4 J/K - 4 J/K = 0
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 3:
Ẹ̀rọ ooru kan gba 600 Joules ti ooru (Q) ni iwọn otutu ti 300 oC, ṣíṣe iṣẹ́ àti fífi ìwọ̀n ooru kan sílẹ̀ ní ìwọ̀n otútù 100 oC. Pinnu iye ooru ti a kọ ati iyipada entropy lapapọ ninu ẹrọ lakoko iyipo kan…
Ifọrọwanilẹnuwo
TH = 300K
QH = 600 J
TL = 100K
QL =?
Nígbà ìyípo kan, ẹ̀rọ Carnot kan máa ń lo àwọn ilana isothermal méjì tí a lè yípadà (ìfẹ̀sí isothermal + ìfúnpọ̀ isothermal) àti àwọn ilana adiabatic méjì tí a lè yípadà (ìfẹ̀sí adiabatic àti ìfúnpọ̀ adiabatic). Nígbà àwọn ilana ìfẹ̀sí adiabatic àti ìfúnpọ̀, ooru kò wọ inú tàbí jáde kúrò nínú ètò náà (Q = 0). Láti ìgbà tí Q = 0, ìyípadà nínú entropy nígbà ilana adiabatic = 0.
Nígbà ìfẹ̀sí isothermal, ẹ̀rọ náà máa ń gba 600 J ti ooru (Q) ní ìwọ̀n otútù (T) ti 300 K. Nítorí pé ẹ̀rọ náà máa ń gba ooru, Q jẹ́ rere. Ìyípadà nínú entropy ẹ̀rọ náà nígbà ìfẹ̀sí isothermal ni:
Nígbà ìfúnpọ̀ ooru isothermal, ẹ̀rọ náà kò gba 200 J ti ooru (Q) ní ìwọ̀n otútù (T) ti 100 K. Nítorí pé ẹ̀rọ náà kò gba ooru, Q ní àmì odi. Ìyípadà nínú entropy ẹ̀rọ náà nígbà ìfúnpọ̀ ooru isothermal ni:
Àpapọ̀ ìyípadà entropy = 2 J/K - 2 J/K = 0
Láti inú àpẹẹrẹ ìbéèrè nọ́mbà 2 àti àpẹẹrẹ ìbéèrè nọ́mbà 3, ó hàn gbangba pé gbogbo entropy yípadà fún ìlànà tí a lè yípadà = 0. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, nínú ìlànà tí a lè yípadà, gbogbo entropy náà máa ń dúró ṣinṣin nígbà gbogbo.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 4:
Igi yinyin kan ti o to 2 kg ni iwọn otutu ti 0 oC. A gbé àwọn yìnyín náà sínú àpótí kan, a sì gbẹ wọ́n nínú oòrùn. Nítorí pé wọ́n ń gba ooru míràn láti afẹ́fẹ́ àti oòrùn, yìnyín náà á yọ́. Pinnu ìyípadà nínú entropy ti yìnyín náà. (Ìgbóná ìdàpọ̀ omi = 3,34 x 105 J/Kg)
Ifọrọwanilẹnuwo
Ìwọ̀n yìnyín = 2 kg
Iwọn otutu yinyin = 0 oC + 273 = 273 K
Ooru idapọ omi = 3,34 x 10 5 J/Kg
Ooru ti a nilo lati yo 2 kg ti yinyin sinu omi:
Q = ml
Q = (2 kg)(3,34 x 105 J/Kg)
Q = 6,68 x 105 J
Q = 668 x 103 J
Nígbà tí wọ́n bá ń yọ́ omi (yìnyín sí omi), ìwọ̀n otútù náà máa ń dúró ṣinṣin. Nítorí pé ìwọ̀n otútù náà máa ń dúró ṣinṣin, a máa ń ṣírò ìyípadà nínú entropy ti yìnyín náà.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 5:
Gilasi omi kan ni iwọn otutu ti iwọn 26 oC dapọ mọ gilasi omi kan ni iwọn otutu ti 22 oC. Tí ìwọ̀n omi tó wà nínú gíláàsì náà bá jẹ́ 2 kg, ẹ pinnu ìyípadà nínú entropy omi náà. Ẹ gbà pé omi gbígbóná àti omi tútù ni a dapọ̀ mọ́ inú àpótí tí a ti sé tí ó sì ní ìbòrí dáadáa. Gbígbé ooru sókè jẹ́ ìlànà tí kò ṣeé yípadà.
Ifọrọwanilẹnuwo
Ooru omi pàtó (c) = 4180 J/Kg Co
Ìwọ̀n omi = 2 Kg (ìwọ̀n omi kan náà).
Nítorí pé ìwọ̀n omi náà dọ́gba, ìwọ̀n otutu ìkẹyìn ti adalu náà = 24 oC (26 oC + 22 oC / 2 = 48 oC / 2 = 24 oC).
Iye ooru ti omi gbona n tu silẹ nigbati iwọn otutu rẹ ba dinku lati 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
Iye ooru ti omi tutu gba nigbati iwọn otutu rẹ ba pọ si lati 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
Àyípadà gbogbo entropy = Àyípadà nínú entropy ti omi gbígbóná + àyípadà nínú entropy ti omi tútù
Iwọn otutu apapọ ti omi gbona = (26) oC + 24 oC) / 2 = 50 oC / 2 = 25 oC ‐‐‐ 25 + 273 = 298 K
Iwọn otutu apapọ ti omi tutu = (22) oC + 24 oC) / 2 = 46 oC / 2 = 23 oC ‐‐‐ 23 + 273 = 296 K
Omi gbígbóná ń tú ooru jáde, nítorí náà Q jẹ́ òdì. Ní ọ̀nà mìíràn, omi tútù ń gba ooru, nítorí náà Q jẹ́ òdì. Rántí àdéhùn àmì Q (òfin àkọ́kọ́ ti thermodynamics).
Δ S Àròpọ̀ = Δ S omi gbígbóná + Δ S omi tútù
Δ S Lapapọ = - 56,107 J/K + 56,486 J/K
Δ S Àròpọ̀ = 0,379 J/K
Apapọ entropy naa pọ si nipasẹ 0,379 J/K
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé entropy àwọn apá kan nínú ètò náà ń dínkù (‐56,107 J/K), entropy àwọn apá kan nínú ètò náà ń pọ̀ sí i ní iye tó pọ̀ sí i (+ 56,486 J/K) débi pé gbogbo entropy náà ń pọ̀ sí i nígbà gbogbo (+ 0,379 J/K).
Àfikún nínú gbogbo entropy nínú ìlànà tí kò ṣeé yípadà kìí ṣe pé ó kan ìyípadà ooru láàárín adalu omi gbígbóná àti omi tútù tí a ṣàyẹ̀wò lókè yìí nìkan, ṣùgbọ́n ó tún kan gbogbo àwọn ọ̀ràn tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ṣe ìwádìí wọn. Gbogbo entropy máa ń dúró ṣinṣin nígbà gbogbo tí ìlànà náà bá lè yípadà. Tí ìlànà náà kò bá ṣeé yípadà, gbogbo entropy máa ń pọ̀ sí i nígbà gbogbo.
Ní pàtàkì, gbogbo ìlànà àdánidá nínú ìgbésí ayé wa ojoojúmọ́ kò ṣeé yípadà, nítorí náà entropy gbogbo rẹ̀ ń pọ̀ sí i láìsí àní-àní. A ṣe àkópọ̀ òtítọ́ yìí nínú ìlà yìí:
Nínú ìlànà tí kò ṣeé yípadà, gbogbo entropy ti ètò àti àyíká máa ń pọ̀ sí i nígbà gbogbo.
Gbólóhùn tí a fi lẹ́tà sọ́rọ̀ yìí jẹ́ gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics. Òfin kejì ti thermodynamics yàtọ̀ díẹ̀ sí àwọn òfin fisiksi mìíràn. Lọ́pọ̀ ìgbà, a máa ń fi àwọn òfin ti ara hàn gẹ́gẹ́ bí àwọn ìdọ́gba (fún àpẹẹrẹ, àwọn òfin Newton) tàbí gẹ́gẹ́ bí àwọn òfin ìpamọ́ (fún àpẹẹrẹ, òfin ìpamọ́ agbára).
Entropy jẹ́ ìwọ̀n ìdàrúdàpọ̀
A le kà Entropy sí ìwọ̀n ìyípadà. Ní ìbámu pẹ̀lú gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics, ìyípadà máa ń pọ̀ sí i nínú àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, gbogbo ìlànà tí kò ṣeé yípadà máa ń yọrí sí ipò ìyípadà. Ìtumọ̀ ìyípadà níbí lè má ṣe kedere, nítorí náà a ó ṣàlàyé rẹ̀ nípa lílo àpẹẹrẹ àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní ìgbésí ayé ojoojúmọ́.
Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé èrò entropy ní ìpilẹ̀ṣẹ̀ níí ṣe pẹ̀lú àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí ó níí ṣe pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú ìrísí agbára àti ìyípadà agbára. Lẹ́yìn tí a bá ti tú u sílẹ̀ láti inú igi rẹ̀ tí ó sì jábọ́ láìsí ìdíwọ́ títí tí ó fi dé ilẹ̀, máńgò kan kìí yọ̀ sókè. Ìwé tí a bá tì lẹ́yìn náà tí a sì dáwọ́ dúró kìí yípadà sí wa. Àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀ lára àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí ó níí ṣe pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú ìrísí agbára àti ìyípadà agbára láti ohun kan sí òmíràn ni wọ́n ń ṣe. Àwọn ìlànà wọ̀nyí kàn máa ń wáyé ní ọ̀nà kan, ṣùgbọ́n kìí ṣe ní ọ̀nà òdìkejì. Máńgò kìí yọ̀ sókè fúnrarẹ̀ nítorí agbára inú yipada sinu agbara kineticÌwé náà kò yọ̀ sí wa rárá nítorí pé ooru tí ìfọ́pọ̀ ń mú wá ń yípadà sí agbára ìṣiṣẹ́.
Àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé kì í ṣe pé ó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú agbára àti ìyípadà agbára nìkan. Lẹ́yìn tí a bá bí wa, a máa ń dàgbà sí àwọn ọmọ ọwọ́, àwọn ọmọdé, àwọn ọ̀dọ́langba, àwọn àgbàlagbà, lẹ́yìn náà a máa di àgbàlagbà, a sì máa ń jẹrà, a sì máa kú nígbẹ̀yìn gbẹ́yín 😉 Ǹjẹ́ o ti rí ẹni tí ó ti dàgbà tí ó di ọmọ ọwọ́ rí? Rárá o… Foonu alagbeka tí a ń lò máa ń di aláìlágbára tí ó sì máa ń dínkù síi lẹ́yìn tí o bá ti lò ó fún ọdún díẹ̀. Ǹjẹ́ o ti rí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ àtijọ́ kan tí ó di tuntun lójijì rí? Tàbí fóònù alágbèéká ayanfẹ́ rẹ máa ń di dídára síi lójoojúmọ́? Rárá o… Lẹ́yìn tí a bá ti lò ó, fóònù alágbèéká náà máa ń di aláìlágbára tí ó sì máa ń bàjẹ́. Àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ náà rí bákan náà… Àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀ lára àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí kò ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú agbára àti ìyípadà agbára…. Nísinsìnyí, lẹ́yìn tí a ti mọ̀ pé gbogbo àwọn ìlànà àdánidá tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé kò ṣeé yípadà, èrò entropy di gbígbòòrò síi. Ìjíròrò náà kò kan àwọn ìlànà thermodynamic nìkan ṣùgbọ́n ó tún ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà nínú àgbáyé.
Ní báyìí, ẹ jẹ́ kí a jíròrò àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà tí ó máa ń wáyé lójoojúmọ́. Àkọ́kọ́, ẹ jẹ́ kí a gbé ìlànà tí kò ṣeé yípadà yẹ̀ wò. Èyí jẹ́ ìṣáájú lásán, nítorí náà ẹ lóye èrò entropy àti ìbáṣepọ̀ rẹ̀ pẹ̀lú àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà.
Fún àpẹẹrẹ, ká sọ pé o ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ mábù pupa àti búlúù. A gbé mábù náà sínú àpótí kan. Àwọn mábù aláwọ̀ búlúù náà wà ní ìsàlẹ̀ dáadáa, nígbà tí àwọn mábù pupa náà wà ní ìsàlẹ̀ dáadáa (àwòrán òsì). Ìtò àwọn mábù rẹ nínú àpótí náà dà bí èyí tí ó wà ní ìsàlẹ̀… Aláwọ̀ búlúù ni ìsàlẹ̀ rẹ̀, aláwọ̀ pupa ni ìsàlẹ̀ rẹ̀.
Lẹ́yìn náà, o máa gbọn tàbí kí o gbọn àpótí náà sókè àti sísàlẹ̀. Nítorí pé àpótí náà ti ń gbé sókè àti sísàlẹ̀, ìṣètò àwọn òkúta náà, èyí tí ó jẹ́ àyípadà déédéé ní àkọ́kọ́, yóò tún di àìdọ́gba (àwòrán ọ̀tún). Àwọn òkúta náà pupa àti aláwọ̀ búlúù ni a máa ń dàpọ̀ mọ́ ara wọn 😉 Bí o ṣe ń mì ín tó, bẹ́ẹ̀ náà ni ìṣètò àwọn òkúta náà yóò túbọ̀ máa di àìdọ́gba… Ṣé ó ṣeé ṣe kí ìṣètò àwọn òkúta náà di déédéé bí ti tẹ́lẹ̀? Kò ṣeé ṣe… Jọ̀wọ́ fi hàn pé o kò gbàgbọ́. Kò ṣeé ṣe kí àwọn òkúta náà di déédéé bí ti tẹ́lẹ̀… Èyí jẹ́ àpẹẹrẹ ìlànà tí kò ṣeé yípadà. Lẹ́yìn tí o bá ti ní ìrírí ìlànà tí kò ṣeé yípadà, ìṣètò àwọn òkúta náà, èyí tí ó jẹ́ àyípadà déédéé ní àkọ́kọ́, di àìdọ́gba. Ìṣètò ti yípadà sí àìdọ́gba…
Ohun kan náà ló máa ń ṣẹlẹ̀ nínú àwọn ìlànà mìíràn tí a kò lè yípadà. Nígbà tí a bá fọwọ́ kan ohun gbígbóná àti ohun tútù, ooru yóò máa ṣàn láti ohun gbígbóná sí ohun tútù láìdáwọ́dúró… Ooru máa ń dẹ́kun ṣíṣàn lẹ́yìn tí àwọn ohun méjì tí wọ́n bá kàn dé ìwọ̀n otútù kan náà. Ìlànà yìí kò ṣeé yípadà… Ó dára, ní àkọ́kọ́ a ní ìṣètò méjì ti àwọn molecule, èyí ni àwọn molecule tí wọ́n ní agbára kinetic tó pọ̀ (àwọn molecule tí wọ́n ṣe ohun gbígbóná) àti àwọn molecule tí wọ́n ní agbára kinetic díẹ̀ (àwọn molecule tí wọ́n ṣe ohun tútù). Lẹ́yìn tí ohun gbígbóná àti ohun tútù bá dé ìwọ̀n otútù kan náà (àwọn molecule ní agbára kinetic kan náà), a kò lè ṣe ìyàtọ̀ sí àwọn ìṣètò méjì ti àwọn molecule mọ́. Ìṣètò àwọn molecule tí ó jẹ́ àyípadà déédéé ní àkọ́kọ́ láti di àìdọ́gba. Gẹ́gẹ́ bí ìṣètò àwọn melbá lókè… Lẹ́yìn tí àwọn ohun méjèèjì bá dé ìwọ̀n otútù kan náà, ìṣètò déédéé ti àwọn molecule yípadà sí àìdọ́gba (àìdọ́gba ń pọ̀ sí i nítorí ìyípadà ooru tí kò ṣeé yípadà).
Síwájú sí i, ìṣàn ooru láti ohun gbígbóná sí ohun tútù ni a lè pè ní ìṣàn ooru láti agbègbè gbígbóná sí agbègbè gbígbóná díẹ̀ nínú ẹ̀rọ gbígbóná kan. Ìṣàn ooru láti agbègbè gbígbóná gíga sí agbègbè gbígbóná díẹ̀ jẹ́ kí ẹ̀rọ gbígbóná ṣiṣẹ́. Ẹ̀rọ gbígbóná kò lè ṣe iṣẹ́ láìsí ìṣàn ooru. Nítorí náà, a lè fi ìdí ìbátan múlẹ̀ láàárín ìwọ̀n ìṣàn náà àti agbára láti ṣe iṣẹ́. Lẹ́yìn tí a bá dé ìwọ̀n otútù kan náà, kò sí ìṣàn ooru mọ́ láti ohun gbígbóná sí ohun tútù (ìṣàn náà ń pọ̀ sí i). Níwọ́n ìgbà tí àìsí ìṣàn ooru ń dí ẹ̀rọ gbígbóná lọ́wọ́ láti ṣe iṣẹ́, a lè sọ pé ẹ̀rọ tí kò lè ṣe iṣẹ́ ní ìṣàn gíga, nígbà tí ẹ̀rọ tí ó lè ṣe iṣẹ́ ní ìṣàn kékeré…
Láti inú àwọn àbájáde wọ̀nyí, a lè parí èrò sí ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn irú agbára àti ìwọ̀n ìdàrúdàpọ̀. Ní pàtàkì, irú agbára tí a lè lò láti ṣe iṣẹ́ ni agbára ìfàgùn. Agbára ìfàgùn omi ni a lè lò láti gbé turbine kan. Agbára ìfàgùn kemikali nínú epo ni a lè lò láti gbé ọkọ̀. Agbára ìfàgùn kemikali nínú ara wa ni a lè lò láti ṣe iṣẹ́, ìrìn àjò, ìkẹ́kọ̀ọ́… Agbára ìfàgùn mango ni a lè lò láti tún ìṣàn omi ṣe ní òrùlé ilé kan 😉 Nítorí pé a lè lo àwọn irú agbára tí ó wúlò láti ṣe iṣẹ́, a lè sọ pé àwọn irú agbára tí ó wúlò wà ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ, nígbà tí àwọn irú agbára tí kò wúlò jẹ́ aláìṣiṣẹ́. Àwọn irú agbára tí kò wúlò ni agbára inú àti ooru… Lẹ́yìn tí a bá ti lu ilẹ̀, mángo kì í yọ̀ sókè mọ́ nítorí pé agbára inú ni a ń yípadà sí agbára ìfàgùn…
Lẹ́yìn tí a bá ti ìwé náà tán, ìwé náà yóò gbéra. Wíwà ìfọ́kànsí mú kí ìwé náà dẹ́kun ṣíṣí… Nínú ọ̀ràn yìí, agbára ìfọ́kànsí ìwé náà ti yípadà sí ooru (ooru ń dìde nítorí ìfọ́kànsí). Ní òótọ́, ìwé tí ó ṣì wà kò yọ́ padà sí wa nítorí ooru ti yípadà sí agbára ìfọ́kànsí… Àwọn àpẹẹrẹ méjì wọ̀nyí fihàn pé ooru jẹ́ oríṣi agbára méjì tí kò wúlò. A kò le lo àwọn oríṣi agbára tí kò wúlò láti ṣe iṣẹ́. Nítorí náà, a le sọ pé ooru àti agbára inú ní àìdọ́gba gíga…
Ní pàtàkì, ìlànà yíyípadà ìrísí agbára, láti oríṣi agbára tó wúlò sí oríṣi agbára tó wúlò máa ń mú kí ìdààmú pọ̀ sí i… Nínú ọ̀rọ̀ èdè, entropy máa ń pọ̀ sí i nígbà tí a bá ń yí ìrísí agbára padà… Nítorí pé entropy máa ń pọ̀ sí i bí àkókò ti ń lọ, gbogbo ìrísí agbára tó wúlò yóò yípadà sí àwọn ìrísí tí kò wúlò. Agbára yóò máa wà ní ìpamọ́ nígbà tí a bá ń yí ìrísí agbára padà, ṣùgbọ́n ìrísí agbára tó wà ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ tí a lè lò láti ṣe iṣẹ́ máa ń yípadà sí ìrísí tí kò wọ́pọ̀ tí a kò sì lè lò láti ṣe iṣẹ́…
Entropy ati awọn statistiki
Tẹ́lẹ̀, a ti jíròrò pé entropy jẹ́ ìwọ̀n ìdàrúdàpọ̀. Gbogbo ìlànà tí a kò le ṣàtúnṣe ló máa ń yọrí sí ipò ìdàrúdàpọ̀ gíga. Èrò yìí lè dàbí ohun tí kò ṣe kedere tí kò sì yéni. Láti lóye èrò entropy dáadáa, a lè lo ọ̀nà ìṣirò. Lúdwig Boltzmann (1844–1906) ló kọ́kọ́ lo òye èrò entropy nípa lílo ọ̀nà ìṣirò.
Ní ìbẹ̀rẹ̀ àpilẹ̀kọ yìí, wọ́n ṣàlàyé pé entropy jẹ́ iye tí ó ń ṣàpèjúwe ipò kékeré ti ètò kan. Àwọn iye tí ó ń ṣàpèjúwe ipò kékeré ni a lè mọ̀ ní tààràtà, ṣùgbọ́n àwọn iye tí ó ń ṣàpèjúwe ipò kékeré kò lè mọ̀. Láti lóye ipò kékeré, a lè ṣàyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ipò kékeré àti àwọn ipò kékeré.
Ṣé o ní ọgọ́rùn-ún owó rupiah? Ọgọ́rùn-ún owó rupiah ní ẹ̀gbẹ́ méjì: ẹ̀gbẹ́ kan ṣàpèjúwe ẹyẹ Garuda kan, ẹ̀gbẹ́ kejì sì ṣàpèjúwe ọ̀rọ̀ náà 100 rupiah. Fún àpẹẹrẹ, tí o bá ní ọgọ́rùn-ún mẹ́rin owó rupiah… tí o bá ju gbogbo ọgọ́rùn-ún mẹ́rin owó rupiah sí ilẹ̀, àwọn àbájáde márùn-ún ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ yóò wà nínú ìkọlù kan:
Àkọ́kọ́, gbogbo àwòrán ẹyẹ Garuda farahàn (àwòrán mẹ́rin);
Èkejì, àwòrán ẹyẹ Garuda mẹ́ta farahàn, ìkọ̀wé ọgọ́rùn-ún rupiah kan (àwòrán mẹ́ta, ìkọ̀wé kan);
Ẹ̀kẹta, àwòrán ẹyẹ Garuda méjì farahàn, ọ̀rọ̀ méjì ọgọ́rùn-ún rupiah (àwòrán méjì, ọ̀rọ̀ méjì);
Ẹ̀kẹrin, àwòrán ẹyẹ Garuda kan farahàn, ọ̀rọ̀ mẹ́ta ọgọ́rùn-ún rupiah farahàn (àwòrán kan, ọ̀rọ̀ mẹ́ta);
Ẹ̀karùn-ún, àwọn ọ̀rọ̀ náà ọgọ́rùn-ún rupiah farahàn (ọ̀rọ̀ mẹ́rin)…
A pe àwọn àwòrán tàbí ìkọ̀wé márùn-ún wọ̀nyí ní àwọn ipò macroscopic (macro = ńlá). Ní ọ̀nà mìíràn, tí a bá dúró fún àwọn owó mẹ́rin gẹ́gẹ́ bí àwòrán tàbí ìkọ̀wé, a ń sọ àwọn ipò macroscopic (micro = kékeré).
Nínú ìjù kan, àwọn ipò kékeré mẹ́rìndínlógún ló wà (Owó kọ̀ọ̀kan ní àǹfààní méjì. Owó mẹ́rin ní àǹfààní mẹ́rìndínlógún = 2 x 2 x 2 = 2 4 = 16). Àǹfààní tó ga jùlọ ni pé àwọn àwòrán méjì àti ìkọ̀wé méjì ló farahàn (Àwọn ipò kékeré mẹ́rìndínlógún ló wà nínú àpapọ̀ àwọn ipò kékeré mẹ́rìndínlógún - 6/16 x 100% = 37,5%). Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ìṣeéṣe tó kéré jùlọ ni pé àwọn àwòrán mẹ́rin tàbí ìkọ̀wé mẹ́rin ló farahàn (Olúkúlùkù ní ipò kékeré mẹ́rìndínlógún - 1/16 x 100% = 6,25%). Ohun tí a ń jíròrò níbí ni àǹfààní tàbí ìṣeéṣe nìkan... Tí a bá ju owó ní ìgbà mẹ́rìndínlógún, kò dájú pé àwọn àwòrán méjì àti ìkọ̀wé méjì yóò farahàn ní ìgbà mẹ́fà. Ṣùgbọ́n tí a bá ju owó ní ẹgbẹẹgbẹ̀rún ìgbà, ìṣeéṣe àwọn àwòrán méjì àti ìkọ̀wé méjì tó farahàn lè súnmọ́ 37,5%.
Ó sàn láti fi hàn pé ó dára... Jọ̀wọ́ ju owó rúpíà ọgọ́rùn-ún mẹ́rin (400) ní ìgbà ọgọ́rùn-ún (1000) tí o bá lè ṣe é 😉). Ṣe àkọsílẹ̀ ìwífún tí a gbà nínú ìfọ́ kan... Lẹ́yìn tí o bá ju owó wón náà ní ìgbà ọgọ́rùn-ún, wàá rí i pé àwòrán méjì àti ìkọ̀wé méjì máa ń fara hàn nígbà gbogbo. Bí iye ìfọ́n bá ṣe pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ ni ìṣeéṣe láti gba àwòrán méjì àti ìkọ̀wé méjì ṣe máa ń sún mọ́ 37,5% gbogbo iye ìfọ́n náà.
Tẹ́lẹ̀tẹ́lẹ̀, owó ẹyọ mẹ́rin péré ni a máa ń wò. Tí a bá mú iye owó ẹyọ pọ̀ sí i, iye àwọn ipò kékeré máa ń pọ̀ sí i. Fún àpẹẹrẹ, a ní owó ẹyọ 100… Nínú ìfọ́ kan, àwọn ipò kékeré méjì 100 = 1,27 x 10 30 ló ṣeé ṣe… Ìṣeeṣe tó ga jùlọ ni pé àwọn àwòrán 50 àti ìkọ̀wé 50 yóò farahàn (Àwọn ipò kékeré 1,01 x 10 29 ló ṣeé ṣe nínú àpapọ̀ àwọn ipò kékeré 1,27 x 10 30 ló ṣeé ṣe). Ní ọ̀nà mìíràn, ìṣeeṣe tó kéré jùlọ ni pé àwọn àwòrán 100 tàbí ìkọ̀wé 100 yóò farahàn (Olúkúlùkù ní ipò kékeré 1 péré nínú àpapọ̀ àwọn ipò kékeré 1,27 x 10 30). Kéré gan-an ó sì fẹ́rẹ̀ẹ́ má ṣeé ṣe… Tí a bá ní owó ẹyọ 1000, ìṣeeṣe pé àwọn àwòrán 1000 tàbí ìkọ̀wé 1000 yóò farahàn dájúdájú kéré sí i, ó sì túbọ̀ ń ṣòro láti ṣe.
Láti so èyí pọ̀ mọ́ èrò entropy, a lè gbà pé gbogbo àwọn àwòrán tàbí gbogbo ìwé náà wà ní ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò tí kò báramu. Bí iye owó owó bá ṣe pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ ni ìṣeéṣe tàbí àǹfààní láti gba ìṣètò tí ó wà ní ìṣètò (gbogbo àwọn àwòrán tàbí gbogbo ìwé) ṣe ń dínkù sí i, ó sì fẹ́rẹ̀ẹ́ di ohun tí kò ṣeé ṣe. Ní ọ̀nà mìíràn, ìṣètò tí kò báramu (ìdajì àwọn àwòrán àti ìdajì ìwé) ní ìṣeéṣe tàbí àǹfààní tí ó pọ̀ sí i. Láti inú àbájáde yìí, ó dàbí pé àìdọ́gba ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ìṣeéṣe. Ipò tí ó ṣeéṣe jùlọ jẹ́ ipò àìdọ́gba, nígbà tí ipò tí kò báramu jẹ́ ipò tí ó wà ní ìṣètò.
Gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics, èyí tí a jíròrò tẹ́lẹ̀, sọ pé entropy, tàbí àìlera, máa ń pọ̀ sí i nígbà gbogbo nínú gbogbo ìlànà tí a kò le yípadà. Gbólóhùn yìí ti òfin kejì ti thermodynamics ni a lè lóye gẹ́gẹ́ bí gbólóhùn ìṣeeṣe. Èyí túmọ̀ sí wípé gbogbo ìlànà tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé ni èyí tí ó ní ìṣeeṣe tàbí àǹfààní tí ó ga jùlọ. Òfin kejì ti thermodynamics kò dẹ́kun ìdínkù nínú entropy nínú gbogbo ìlànà tí a kò le yípadà, ṣùgbọ́n ìṣeeṣe náà kéré gan-an, ó fẹ́rẹ̀ẹ́ má ṣeé ṣe. Ní ọ̀nà mìíràn, ìbísí nínú entropy ní ìṣeeṣe tí ó pọ̀ jù. Iye owó pennies tí a ṣàyẹ̀wò tẹ́lẹ̀ jẹ́ 100 péré… ní òtítọ́, 6,02 x 10 ló wà23 Àwọn mọ́líkúùlù… èyí jẹ́ nọ́mbà tó pọ̀ gan-an. Àwọn ipò kékeré tó ṣeé ṣe nínú nọ́mbà yìí pọ̀ gan-an, nítorí náà, gbogbo ìtòlẹ́sẹẹsẹ ní àǹfàní kékeré, ó fẹ́rẹ̀ẹ́ má ṣeé ṣe…
Tí a bá ju gilasi kan sílẹ̀, àwọn ègé gilasi tí a fọ́nká sórí ilẹ̀ lè kóra jọ padà kí wọ́n sì di gilasi kan gẹ́gẹ́ bí ti àtẹ̀yìnwá. Ṣùgbọ́n àǹfààní èyí kéré débi pé kò ṣeé ṣe… nígbà tí gilasi náà bá ṣì wà ní ipò kan náà, ipò àwọn molecule náà máa ń wà ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ. Nígbà tí gilasi náà bá jábọ́ títí tí ó fi fọ́ tí àwọn ègé gilasi náà fi fọ́nká sórí ilẹ̀, ipò àwọn molecule náà yóò di aláìlera. Àǹfààní láti padà sí ipò kan tí ó wà ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ kéré tó bẹ́ẹ̀ tí ó fi jẹ́ pé a kò lè retí pé kí àwọn molecule gilasi náà tún kóra jọ. Tí a bá fọwọ́ kan ohun gbígbóná àti ohun tútù, ooru yóò ṣàn fúnra rẹ̀ láti ohun gbígbóná sí ohun tútù… àwọn ohun gbígbóná ní àwọn molecule tí wọ́n ń gbéra láìròtẹ́lẹ̀ àti kíákíá, ní ọwọ́ kejì, ìṣípò àwọn molecule tí wọ́n para pọ̀ di àwọn ohun tútù kò yára púpọ̀. Àǹfààní kí àwọn molecule tí ń gbéra wọ̀nyí láti gbá ara wọn tàbí kí wọ́n kọjá sí ohun tútù pọ̀ ju àǹfààní àwọn molecule tí ń lọ díẹ̀díẹ̀ lọ… ẹnikẹ́ni tí ó bá yára gbà á 😉 ooru lè gbé láti ohun tútù sí ohun gbígbóná, ṣùgbọ́n àǹfààní kí èyí ṣẹlẹ̀ kéré gan-an.
Àwọn mábù aláwọ̀ búlúù àti pupa tí a yàwòrán rẹ̀ lókè yìí lè padà sí ìṣètò àtilẹ̀wá wọn. Ṣùgbọ́n àǹfààní láti padà sí ìṣètò tó wà ní ìpele tó wà ní ìpele tó kéré gan-an. Ìṣètò tó wà ní ìpele tó ṣòro ní àǹfààní tó pọ̀ jù. Bákan náà, ìfàsẹ́yìn ọ̀fẹ́ tí gáàsì ń ní nínú àpótí tí a ti sé. Àpótí náà ní yàrá méjì, níbi tí ìdènà kan ti ya àwọn yàrá méjèèjì sọ́tọ̀. Ní àkọ́kọ́, gáàsì náà wà ní yàrá òsì. Nígbà tí a bá yọ ìdènà náà kúrò, àwọn mọ́líkúù gaasi yóò máa wọ inú yàrá ọ̀tún. Yàrá ọ̀tún ṣofo, nígbà tí yàrá òsì ní àwọn mọ́líkúù tí ń rìn láìròtẹ́lẹ̀. Nígbà tí a bá yọ ìdènà náà kúrò, àwọn mọ́líkúù náà ní àǹfààní gíga láti kọjá sínú yàrá òfo. Lẹ́yìn tí àwọn mọ́líkúù kún gbogbo ìwọ̀n ohun èlò tí ó ní àwọn yàrá méjì, ṣé ó ṣeé ṣe kí gbogbo àwọn mọ́líkúù kún inú yàrá òsì lẹ́ẹ̀kan sí i? Ó ṣeé ṣe, ṣùgbọ́n ìṣeéṣe náà kéré gan-an. Nínú mọ́líkúù kan ṣoṣo, 6,02 x 10 ló wà23 àwọn mọ́líkúùlù… ìṣeéṣe pé gbogbo àwọn mọ́líkúùlù wà ní ààyè ọwọ́ òsì jẹ́ 1 nínú mílíọ̀nù kan. Ọ̀kan nínú mílíọ̀nù jẹ́ ìṣeéṣe kékeré púpọ̀ tí ó sì fẹ́rẹ̀ẹ́ má ṣeé ṣe…
Òfin kejì ti thermodynamics sọ fún wa pé gbogbo ilana tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé ni ilana tí ó ṣeé ṣe jùlọ. Ọ̀nà tí ilana kan nínú ìṣẹ̀dá ń lọ (sípa entropy gíga) ni a pinnu nípa àsìkò tàbí ìṣeeṣe… àrùn náà ní ìṣeeṣe tí ó pọ̀ jù láti ṣẹlẹ̀, nítorí náà ó ṣeé ṣe kí ó ṣẹlẹ̀…
Entropi = ọfà àkókò
A tún ń pe Entropy ní ọfà àkókò nítorí ó ń sọ ibi tí àkókò ti ń kọjá fún wa. Ìtọ́sọ́nà gbogbo ìlànà àdánidá ni sí ìdàrúdàpọ̀. Tí a bá kíyèsí ìdàrúdàpọ̀, ìyẹn ni pé, ìdàrúdàpọ̀ fúnra rẹ̀ ń yípadà sí ìtòlẹ́sẹẹsẹ, a lè sọ pé ìṣẹ̀lẹ̀ náà ti yí padà. Tí a bá rí àwọn ègé dígí tí ó fọ́nká lórí ilẹ̀ tí wọ́n tún ń kóra jọ tí wọ́n sì ń ṣe dígí kan lẹ́ẹ̀kan sí i, a lè sọ pé ìṣẹ̀lẹ̀ náà ti yí padà. Èyí kò ṣẹlẹ̀ ní ìgbésí ayé wa ojoojúmọ́, tí ó bá sì ṣẹlẹ̀, yóò rú òfin kejì ti thermodynamics. Nínú ọ̀ràn yìí, àkókò kì í yí padà sẹ́yìn àti ìdàrúdàpọ̀ kì í yí padà láìfọwọ́sí. Ohun tó ṣeé ṣe kí ó ṣẹlẹ̀ jùlọ nínú ìgbésí ayé wa ni pé ìtòlẹ́sẹẹsẹ máa ń yí lọ sí ìdàrúdàpọ̀; àkókò máa ń yí lọ síwájú, kì í ṣe ẹ̀yìn. Tí àgbàlagbà bá di ọmọ ọwọ́, a ó kà èyí sí ohun àìdára àti ìrúfin òfin kejì ti thermodynamics.
