Энтропия — что это такое: объяснение простыми словами, значение термина в разных областях науки, примеры

Энтропи́я (от др.-греч. ἐντροπία «поворот», «превращение») — широко используемый в естественных и точных науках термин. Впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы, определяющая меру необратимого рассеивания энергии.

В статистической физике энтропия характеризует вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния. Кроме физики, термин широко употребляется в математике: теории информации и математической статистике.

Энтропия может интерпретироваться как мера неопределённости (неупорядоченности) некоторой системы, например, какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации.

Таким образом, другой интерпретацией энтропии является информационная ёмкость системы.

С данной интерпретацией связан тот факт, что создатель понятия энтропии в теории информации (Клод Шеннон) сначала хотел назвать эту величину информацией.

Понятие информационной энтропии применяется как в теории информации и математической статистике, так и в статистической физике (энтропия Гиббса и её упрощённый вариант — энтропия Больцмана).

Математический смысл информационной энтропии — это логарифм числа доступных состояний системы (основание логарифма может быть различным, оно определяет единицу измерения энтропии). Такая функция от числа состояний обеспечивает свойство аддитивности энтропии для независимых систем. Причём, если состояния различаются по степени доступности (т. е.

не равновероятны), под числом состояний системы нужно понимать их эффективное количество, которое определяется следующим образом. Пусть состояния системы равновероятны и имеют вероятность

• {displaystyle p}
• Тогда число состояний
• {displaystyle N=1/p}
• {displaystyle log N=log(1/p)}
• В случае разных вероятностей состояний
• {displaystyle p_{i}}
• Рассмотрим средневзвешенную величину
• {displaystyle log {overline {N}}=sum _{i=1}^{N}p_{i}log(1/p_{i})}
• {displaystyle {overline {N}}}
• Эффективное количество состояний. Из данной интерпретации непосредственно вытекает выражение для информационной энтропии Шеннона
• {displaystyle H=log {overline {N}}=-sum _{i=1}^{N}p_{i}log p_{i}}
• Подобная интерпретация справедлива и для энтропии Реньи, которая является одним из обобщений понятия информационная энтропия, но в этом случае иначе определяется эффективное количество состояний системы (можно показать, что энтропии Реньи соответствует эффективное количество состояний, определяемое как среднее степенное взвешенное с параметром
• {displaystyle qleq 1}

Энтропия (от др.-греч. ἐντροπία «поворот», «превращение») – широко используемый в естественных и точных науках термин.

Впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы, определяющая меру необратимого рассеивания энергии.

В статистической физике энтропия характеризует вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния. Кроме физики, термин широко употребляется в математике: теории информации и математической статистике.

В науку это понятие вошло ещё в XIX веке. Изначально оно было применимо к теории тепловых машин, но достаточно быстро появилось и в остальных областях физики, особенно, в теории излучения. Очень скоро энтропия стала применяться в космологии, биологии, в теории информации. Различные области знаний выделяют разные виды меры хаоса:

• информационная;
• термодинамическая;
• дифференциальная;
• культурная и др.

Например, для молекулярных систем существует энтропия Больцмана, определяющая меру их хаотичности и однородности. Больцман сумел установить взаимосвязь между мерой хаоса и вероятностью состояния.

Для термодинамики данное понятие считается мерой необратимого рассеяния энергии. Это функция состояния термодинамической системы. В обособленной системе энтропия растёт до максимальных значений, и они в итоге становятся состоянием равновесия.

Энтропия информационная подразумевает некоторую меру неопределённости или непредсказуемости.

Энтропия может интерпретироваться как мера неопределённости (неупорядоченности) некоторой системы, например, какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации.

Таким образом, другой интерпретацией энтропии является информационная ёмкость системы.

С данной интерпретацией связан тот факт, что создатель понятия энтропии в теории информации (Клод Шеннон) сначала хотел назвать эту величину информацией.

1. Для обратимых (равновесных) процессов выполняется следующее математическое равенство (следствие так называемого равенства Клаузиуса), где – подведенная теплота, – температура, и – состояния, и – энтропия, соответствующая этим состояниям (здесь рассматривается процесс перехода из состояния в состояние).
2. Для необратимых процессов выполняется неравенство, вытекающее из так называемого неравенства Клаузиуса, где – подведенная теплота, – температура, и – состояния, и – энтропия, соответствующая этим состояниям.
3. Поэтому энтропия адиабатически изолированной (нет подвода или отвода тепла) системы при необратимых процессах может только возрастать.
4. Используя понятие энтропии Клаузиус (1876) дал наиболее общую формулировку 2-го начала термодинамики: при реальных (необратимых) адиабатических процессах энтропия возрастает, достигая максимального значения в состоянии равновесия (2-ое начало термодинамики не является абсолютным, оно нарушается при флуктуациях).

Абсолютная энтропия (S) вещества или процесса
– это изменение доступной энергии при теплопередаче при данной температуре (Btu/R, Дж/К). Математически энтропия равняется теплопередаче, деленной на абсолютную температуру, при которой происходит процесс.

Следовательно, процессы передачи большого количества теплоты больше увеличивают энтропию. Также изменения энтропии увеличатся при передаче теплоты при низкой температуре.

Так как абсолютная энтропия касается пригодности всей энергии вселенной, температуру обычно измеряют в абсолютных единицах (R, К).

Удельную энтропию
(S) измеряют относительно единицы массы вещества. Температурные единицы, которые используются при вычислении разниц энтропии состояний, часто приводятся с температурными единицами в градусах по Фаренгейту или Цельсию.

Так как различия в градусах между шкалами Фаренгейта и Ренкина или Цельсия и Кельвина равные, решение в таких уравнениях будет правильным независимо от того, выражена энтропия в абсолютных или обычных единицах.

У энтропии такая же данная температура, как и данная энтальпия определенного вещества.

Подводим итог: энтропия увеличивается, следовательно, любыми своими действиями мы увеличиваем хаос.

Энтропия – мера беспорядка (и характеристика состояния). Визуально, чем более равномерно расположены вещи в некотором пространстве, тем больше энтропия. Если сахар лежит в стакане чая в виде кусочка, энтропия этого состояния мала, если растворился и распределился по всем объёму – велика.

Беспорядок можно измерить, например, посчитав сколькими способами можно разложить предметы в заданном пространстве (энтропия тогда пропорциональна логарифму числа раскладок).

Если все носки сложены предельно компактно одной стопкой на полке в шкафу, число вариантов раскладки мало и сводится только к числу перестановок носков в стопке.

Если носки могут находиться в произвольном месте в комнате, то существует немыслимое число способов разложить их, и эти раскладки не повторяются в течение нашей жизни, как и формы снежинок. Энтропия состояния «носки разбросаны» – огромна.

Второй закон термодинамики гласит, что самопроизвольно в замкнутой системе энтропия не может убывать (обычно она возрастает). Под её влиянием рассеивается дым, растворяется сахар, рассыпаются со временем камни и носки.

Эта тенденция объясняется просто: вещи движутся (перемещаются нами или силами природы) обычно под влиянием случайных импульсов, не имеющих общей цели. Если импульсы случайны, всё будет двигаться от порядка к беспорядку, потому что способов достижения беспорядка всегда больше.

Представьте себе шахматную доску: король может выйти из угла тремя способами, все возможные для него пути ведут из угла, а прийти обратно в угол с каждой соседней клетки – только одним способом, причём этот ход будет только одним из 5 или из 8 возможных ходов.

Если лишить его цели и позволить двигаться случайно, он в конце концов с равной вероятностью сможет оказаться в любом месте шахматной доски, энтропия станет выше.

В газе или жидкости роль такой разупорядочивающей силы играет тепловое движение, в вашей комнате – ваши сиюминутные желания пойти туда, сюда, поваляться, поработать, итд. Каковы эти желания – неважно, главное, что они не связаны с уборкой и не связаны друг с другом. Чтобы снизить энтропию, нужно подвергнуть систему внешнему воздействию и совершить над ней работу.

Например, согласно второму закону, энтропия в комнате будет непрерывно возрастать, пока не зайдёт мама и не попросит вас слегка прибрать. Необходимость совершить работу означает также, что любая система будет сопротивляться уменьшению энтропии и наведению порядка.

Во Вселенной та же история – энтропия как начала возрастать с Большого Взрыва, так и будет расти, пока не придёт Мама.

Мера хаоса во Вселенной

Для Вселенной не может быть применён классический вариант вычисления энтропии, потому что в ней активны гравитационные силы, а вещество само по себе не может образовать замкнутую систему. Фактически, для Вселенной – это мера хаоса.

Главнейшим и крупнейшим источником неупорядоченности, которая наблюдается в нашем мире, считаются всем известные массивные образования – чёрные дыры, массивные и сверхмассивные.

Попытки точно рассчитать значение меры хаоса пока нельзя назвать удачными, хотя они происходят постоянно. Но все оценки энтропии Вселенной имеют значительный разброс в полученных значениях – от одного до трёх порядков. Это объясняется не только недостатком знаний.

Ощущается недостаточность сведений о влиянии на расчёты не только всех известных небесных объектов, но и тёмной энергии. Изучение её свойств и особенностей пока в зачатке, а влияние может быть определяющим. Мера хаоса Вселенной всё время изменяется.

Учёные постоянно проводят определённые исследования, чтобы получить возможность определения общих закономерностей. Тогда будет можно делать достаточно верные прогнозы существования различных космических объектов.

Тепловая смерть Вселенной

У любой замкнутой термодинамической системы есть конечное состояние.

Вселенная тоже не является исключением. Когда прекратится направленный обмен всех видов энергий, они переродятся в тепловую энергию. Система перейдёт в состояние тепловой смерти, если термодинамическая энтропия получит наивысшие значение. Вывод о таком конце нашего мира сформулировал Р. Клаузиус в 1865 году. Он взял за основу второй закон термодинамики. Согласно этому закону, система, которая не обменивается энергиями с другими системами, будет искать равновесное состояние. А оно вполне может иметь параметры, характерные для тепловой смерти Вселенной. Но Клаузиус не учитывал влияния гравитации. То есть, для Вселенной, в отличие от системы идеального газа, где частицы распределены в каком-то объёме равномерно, однородность частиц не может соответствовать самому большому значению энтропии. И всё-таки, до конца не ясно, энтропия — допустимая мера хаоса или смерть Вселенной?

Энтропия в нашей жизни

В пику второму началу термодинамики, по положениям которого всё должно развиваться от сложного к простому, развитие земной эволюции продвигается в обратном направлении. Эта нестыковка обусловлена термодинамикой процессов, которые носят необратимый характер. Потребление живым организмом, если его представить как открытую термодинамическую систему, происходит в меньших объёмах, нежели выбрасывается из неё.

Пищевые вещества обладают меньшей энтропией, нежели произведённые из них продукты выделения.

То есть, организм жив, потому что может выбросить эту меру хаоса, которая в нём вырабатывается в силу протекания необратимых процессов.

К примеру, путём испарения из организма выводится около 170 г воды, т.е. тело человека компенсирует понижение энтропии некоторыми химическими и физическими процессами.

Энтропия – это некая мера свободного состояния системы. Она тем полнее, чем меньшие ограничения эта система имеет, но при условии, что степеней свободы у неё много. Получается, что нулевое значение меры хаоса – это полная информация, а максимальное – абсолютное незнание.

Читайте также:  Какие животные живут в пустыне россии: мелкие и крупные виды, описание и особенности

Вся наша жизнь – сплошная энтропия, потому что мера хаоса иногда превышает меру здравого смысла. Возможно, не так далеко время, когда мы придём ко второму началу термодинамики, ведь иногда кажется, что развитие некоторых людей, да и целых государств, уже пошло вспять, то есть, от сложного к примитивному.

Энтропия – обозначение функции состояния физической системы, увеличение которой осуществляется за счёт реверсивной (обратимой) подачи тепла в систему;

величина внутренней энергии, которая не может быть преобразована в механическую работу;

точное определение энтропии производится посредством математических расчётов, при помощи которых устанавливается для каждой системы соответствующий параметр состояния (термодинамическое свойство) связанной энергии.

Наиболее отчётливо энтропия проявляется в термодинамических процессах, где различают процессы, обратимые и необратимые, причём в первом случае энтропия остаётся неизменной, а во втором постоянно растёт, и это увеличение осуществляется за счёт уменьшения механической энергии.

Следовательно, все то множество необратимых процессов, которые происходят в природе, сопровождается уменьшением механической энергии, что в конечном итоге должно привести к остановке, к «тепловой смерти».

Но этого не может произойти, поскольку с точки зрения космологии невозможно до конца завершить эмпирическое познание всей «целостности Вселенной», на основе которого наше представление об энтропии могло бы найти обоснованное применение.

Христианские теологи полагают, что, основываясь на энтропии, можно сделать вывод о конечности мира и использовать её для доказательства «существования Бога».

В кибернетике слово «энтропия» используется в смысле, отличном от его прямого значения, который лишь формально можно вывести из классического понятия; оно означает: среднюю наполненность информацией; ненадёжность в отношении ценности «ожидания» информации.

Источник: https://optrusmsk.ru/artroz/chto-takoe-entropiya-entropiya-chto-eto-takoe-obyasnenie-termina-prostymi/

Энтропия

История термина и вечный двигатель

Как известно, человечество всегда стремилось к тому, чтобы переложить как можно больше работы на плечи машинам и механизмам, используя для этого как можно меньше ресурсов.

Упоминания о вечном двигателе впервые обнаружены в арабских рукописях XVI в. С тех пор было предложено немало конструкций для потенциально вечного двигателя.

Вскоре, после множества неудачных экспериментов, ученые поняли некоторые особенности природы, которые впоследствии определили основы термодинамики.

Рисунок вечного двигателя

Первое начало термодинамики говорит следующее: для выполнения работы термодинамической системой потребуется либо внутренняя энергия системы, либо внешняя энергия из дополнительных источников.

Это утверждение является термодинамическим законом сохранения энергии и запрещает существование вечного двигателя первого рода – системы, совершающей работу без затрачивания энергии. Механизм одного из таких двигателей основывался на внутренней энергии тела, которая может перейти в работу. К примеру, это может происходить за счет расширения.

Но человечеству неизвестны тела либо системы, которые могут бесконечно расширяться, а значит рано или поздно их внутренняя энергия закончится и двигатель остановится.

Несколько позже появился так называемый вечный двигатель второго рода, который не перечил закону сохранения энергии, и основывался на механизме передачи тепла, требуемого для работы, окружающими телами. В пример брали океан, охлаждая который, предположительно, можно было бы получить внушительный запас тепла.

Однако, в 1865-м году немецкий ученый, математик и физик Р. Клаузиус определил второе начало термодинамики: «повторяющийся процесс не может существовать, если в результате произойдет лишь передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому, и только».

Позднее он ввел понятие энтропии — некоторой функции, изменение которой равно отношению количества переданного тепла к температуре.

После чего альтернативой второму началу термодинамики стал закон неубывания энтропии: «в замкнутой системе энтропия не уменьшается».

Простыми словами

Так как энтропия имеет место быть в самых различных областях деятельности человека, ее определение является несколько расплывчатым. Однако на простейших примерах можно понять суть этой величины. Энтропия – это степень беспорядка, другими словами – неопределенности, неупорядоченности.

Тогда система из разбросанных клочьев бумаги на улице, которые еще периодически подбрасывает ветер, имеет высокую энтропию. А система из сложенных в стопку бумаг на рабочем столе имеет минимальную энтропию.

Чтобы понизить энтропию в системе с клочьями бумаги, Вам придется затратить немало времени и энергии на склеивание клочков бумаги в полноценные листы, и складывание их в стопку.

В случае с закрытой системой так же все просто. К примеру, Ваши вещи в закрытом шкафу. Если Вы не будете действовать на них извне, то вещи долгое время будут, вроде бы, сохранять свое значение энтропии.

Но рано или поздно они разложатся. Например, шерстяной носок будет разлагаться до пяти лет, а вот кожаной обуви потребуется около сорока лет.

В описанном случае шкаф – изолированная система, а разложение вещей – переход от упорядоченных структур к хаосу.

Подводя итоги, следует отметить, что минимальная энтропия наблюдается у разнообразных макроскопических объектов (тех, которые можно наблюдать невооруженным глазом), имеющих определенную структуру, а максимальная — у вакуума.

Энтропия Вселенной

Рудольф Клаузиус

В результате возникновения такого понятия как энтропия появилось множество других утверждений и физических определений, которые позволили подробнее описать законы природы. Одним из них есть такое понятие как «обратимые/необратимые процессы».

К первым относят процессы, энтропия системы которых не возрастает и остается постоянной. Необратимые – такие процессы, в замкнутой системе которых энтропия растет. Вернуть замкнутую систему в состояние до процесса невозможно, т.к.

в таком случае энтропия должна была бы понижаться.

По мнению Клаузиуса, необратимым процессом является существование Вселенной, в конце которого ее ждет так называемая «Тепловая смерть», иначе – термодинамическое равновесие, существующее для закрытых систем.

То есть энтропия достигнет максимального показателя, а все процессы просто затухнут. Но, как вскоре оказалось, Рудольф Клаузиус не учитывал силы гравитации, которые присутствуют повсеместно во Вселенной.

К примеру, благодаря ним распределение частиц при максимальной энтропии не обязано быть однородным.

Также к другим недостаткам теории о «тепловой смерти Вселенной» можно отнести тот факт, что нам неизвестно действительно ли она конечна, и можно ли к ней применить понятие «замкнутая система».

Это означает, что в реальности энтропия не будет достигать максимального значения, из-за различных случайных отклонений.

Примечательно то, что видимая Вселенная в своем объеме сохраняет значение энтропии. Причиной тому служит уже известный для многих феномен – расширение Вселенной. Это интересное совпадение в очередной раз доказывает человечеству то, что в природе ничего не происходит просто так. Согласно подсчетам ученых, по порядку величины значение энтропии равняется количеству существующих фотонов.

Интересные факты

• Словом «хаос» называют изначальное состояние Вселенной. В этот момент она представляла собой лишь не имеющую форму совокупность пространства и материи.
• Согласно исследованиям одних ученых, наибольшим источником энтропии являются сверхмассивные черные дыры. Но другие считают, что благодаря мощным гравитационным силам, притягивающим все к массивному телу, мера хаоса передается в окружающее пространство в незначительном количестве.
• Интересно то, что жизнь и эволюция человека направлены в противоположную сторону от хаоса. Ученые утверждают, что это возможно из-за того, что на протяжении своей жизни человек, как и другие живые организмы, принимает на себя меньшее значение энтропии, нежели отдает в окружающую среду.

Источник: https://SpaceGid.com/entropiya.html

Энтропия что это такое простыми словами

Простыми словами про энтропию можно сказать так:энтропия-это беспорядок,хаос.Но это очень грубо,просто неграмотно.Поэтому надо всё-таки надо поднапрячься и разобраться посеръёзней.

Обратимся ко второму началу термодинамики.Оно утверждает:

В изолированной системе самопроизвольно могут протекать только такие процессы,которые ведут к увеличению неупорядоченности системы,т.е.к росту энтропии.

И это подтверждает,что энтропия-хаос.Но есть нюансы.Совершенно строго энтропия была введена в термодинамике как функция состояния системы S,изменение которой определяется отношением количества теплоты Q,полученной (или отданной) системой при температуре T, к этой температуре:

S=Q/T

Если изолированная система получает некоторое количество теплоты при постоянной температуре,то вся теплота идёт на увеличение беспорядочного,хаотичного движения частиц,то есть на увеличение энтропии.

Так происходит при плавлении вещества или при его испарении,например при кипении(лёд плавится и вода и кипит при постоянной температуре).

Наоборот,порядок увеличивается,например при кристаллизации(замерзании) жидкости,энтропия системы уменьшается и выделяется скрытая теплота плавления.

В газе,где частицы движутся независимо,неупорядоченность гораздо больше,чем в кристалле.Жидкость занимает промежуточное положение.Соответственно,и энтропия вещества в газообразном состоянии больше,чем в жидком,а в жидком больше,чем в твердом.

• При обсуждении химических проблем удобно пользоваться определением энтропии,данном Больцманом.
• Энтропия  ( S ) пропорциональна логарифму термодинамической вероятности ( W ) состояния системы: S = k lnW,
• где k — постоянная Больцмана,а термодинамическая вероятность W определяется числом микросостояний,которыми может осуществляться рассматриваемое (макро)состояние.

Вот простой пример соотношения макро- и микросостояния системы.Система-кинозал с 10 рядами по 10 кресел и 100 зрителей.Для наилучшего обзора экрана зрители должны быть рассажены строго по росту с первого по 100 место.Это единственное микросостояние.Если рассадить зрителей по росту в только колонках,то число микросостояний будет равно числу сочетаний из 100 по 10,что составляет 1013

Но если зрители будут рассаживаться произвольно,число микростояний будет равно 100! и это будет самая неупорядоченная система.

1. 
2. В химии же системы такие,что  число частиц очень велико.Например,один моль составляет 6·1023
3. частиц и число микросостояний становится невообразимо большим.
4. Увеличение энтропии означает возможность самопроизвольного протекания таких процессов,как диффузия газов и жидкостей,любой процесс растворения,осмос.

  Второе начало термодинамики говорит только о направлении изменения энтропии в процессе,но ничего не говорит об абсолютном значении энтропии.

В 19 столетии путем экспериментов  были установлены температурные зависимости энтропии для газов и жидкостей при фазовых переходах.

При понижении температуры энтропия медленно уменьшается,а при конденсации газа и при кристаллизации жидкости уменьшается резко, скачком.

• В 1911 году М.Планк постулировал:
• Для идеального кристалла при стремлении температуры к абсолютному нулю,энтропия также стремится к нулю.
• Третье начало термодинамики гласит:
• Энтропия идеального кристалла при 0 K равна нулю.
• Таким образом,значения энтропии отсчитываются от нуля и могут быть найдены для любого состояния вещества и любых условий.

Энтропия измеряется в единицах Дж/K и относится к определённому количеству вещества,обычно к 1 моль.Для веществ в одинаковых состояниях энтропия увеличивается с ростом молярной массы.

Значения энтропии для некоторых веществ при обычной температуре.

Таким образом,появилась ещё одна характеристика химической реакции-изменение энтропии и ещё один критерий-стремление системы к максимуму энтропии.

Итак,ещё раз,энтропия простыми словами-это функция состояния системы (системой может быть простое вещество).

Источник: https://luxeducation.ru/2019/04/13/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Определение «энтропии»

• Очень часто в точных и гуманитарных науках можно встретить данный термин.
• Многие до сих пор не понимают, что же это такое, вот для чего и существует данная статья, чтобы подробно объяснить всем и каждому, что «энтропия» — довольно простое слово.
• История термина уходит корнями в далекое прошлое, откуда все и началось.
• Сегодня расскажем простыми словами, что же такое энтропия?
• Итак!

Это такой термин, который может спокойно существовать в разных областях жизни человечества.

Энтропия – это беспорядок, хаос, состояние полное неопределенности. Например, если вы идете по улице, дует сильный ветер, разбрасывая никому не нужные листы бумаги – значит, это уже энтропия. Или, например, влияние сквозняка в комнате на листы, которые находятся на столе. Правда, здесь они не уже не будут под властью ветра, если лежат в стопке.

Энтропия и точные науки

Для естественных наук «энтропия» обозначает несколько понятий:

• распространение и рассеивание энергии, причем необратимое в термодинамике;
• макро процесс в статистической физике;
• в математике – полная неопределенность;
• в информатике – емкость.

Внимание! Информация по теме:

• Когнитивный диссонанс что это простыми словами.

1. Как правило, энтропия выражается в естественных науках графиками и различными формулами.
2. Энтропия и гуманитарные науки
3. Помимо точных наук есть и гуманитарные, когда ученые выделяют социальную энтропию и многие другие ее виды:

• в психологии – неопределенность личности;
• в психоанализе – энергия, которая не используется;
• в социологии – поток энергии, невозможный для изменения.

Отличный пример «энтропии»

Давайте представим себе квартиру, в которой накануне была отличная вечеринка, люди хорошо отдохнули, погуляли – в общем, праздник удался. В доме будет полный хаос, особенно после такой толпы людей.

Зато здесь можно выделить большую энтропию. Так, например, для уборки понадобится огромный затрат энергии, чтобы привести беспорядок в порядок, правильно? Тогда, энтропия уменьшается, ведь была приложена сила.

Жизнь и хаос

В нашем мире все живые организмы, в итоге, стремятся к беспорядку и хаосу.

Тогда, возникает парадокс: а как тогда жизнь вообще существует на планете, если все живое стремится к уничтожению? Дело в том, что даже самые маленькие существа на Земле всегда «враждовали» с энтропией, даже несмотря на то, что вторая всегда будет побеждать. Получается, что все равно есть сопротивление, и как бы сложно ни было, с энтропией борются даже самые маленькие микробы.

3 интересных факта об энтропии

Жизнь человека и эволюция смотрят в разные стороны от беспорядка. Некоторые ученые считают, что все это из-за получения человеком энтропии в меньшей степени, нежели полной ее отдачи.

Вообще, хаосом принято называть всю Вселенную со всеми ее живыми организмами. Еще во время своего зарождения Вселенная была не такой развитой, у нее была лишь совокупность пространства и материи и ничего больше.

Черные дыры – большой источник энтропии. Другие же ученые полагают, что мощные огромные силы гравитации притягивают к телу абсолютно все – в итоге, хаос становится уже не таким огромным из-за подобного массивного притяжения.

Энтропию сложно взять и изучить на раз-два, на это требуется время. Если вы склонны к физике, химии и термодинамике, то легко поймете всю суть энтропии. Как правило, гуманитарным наукам данное понятие дается со сложностью.

Чтобы более точно понять «энтропию» лучше всего прочитать книги на данную тематику.

Я желаю Вам успеха! Зарабатывайте!

• Смотри уникальную информацию, которую ты нигде не найдешь:
• ДЕСЕРТ

Источник: https://alekseyshlyahov.ru/index.php/prostymi-slovami/619-entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami

Энтропия — что это такое простыми словами

«Entropia«, в переводе с греческого поворот, превращение. Это слово можно определить, как меру беспорядка, стремление к хаосу. Для точного определения энтропии используются математические расчеты. Лучше всего ее эффект показывают примеры термодинамики, в которых процесс перехода тепла в механическую работу не является абсолютным. Часть его будет преобразована в другие виды энергии.

Совсем простой пример энтропии

Представим подготовку квартиры или офиса к праздничному мероприятию. Все вымыто, аккуратно разложено, столы накрыты, стулья расставлены. Получилась маленькая энтропия. Праздник идет по полной программе. Танцы, хлопушки, фейерверки! Гости расходятся. В квартире полный хаос.

Вы получаете систему с большим показателем энтропии. Надо приводить помещение в порядок. Вы тратите на уборку свои силы, энергию. Через время величина энтропии в системе снижается. Порядок восстановлен. И все в соответствии со вторым законом термодинамики. Была добавлена энергия извне.

И система теперь не может считаться изолированной.

Рудольф Клаузиус и Людвиг Больцман об энтропии

Термин entropia, впервые введенный немецким ученым Рудольфом Клаузисом в 1865-ом г., применялся для объяснения невозможности передачи теплоты из холодного в более теплое тело.

Смысл термина определял «уход в себя” или “вовнутрь”. Идея “ухода в себя” в свою очередь заинтересовала учёного из Австрии Людвига Больцмана.

Он провел ряд исследовательских работ и дал следующее разъяснение процесса энтропии.

Возьмем за основу любую систему. Например, газ в сосуде. Он имеет ряд характеристик, которые показывают его макросостояние:

• температура;
• давление;
• объем.

Все эти показатели будут неразрывно связаны с микросостоянием системы:

• расположение частиц;
• скорость движения частиц.

Состояние системы непрерывно меняется. Это стремление к неорганизованности, к увеличению энтропии. И, одновременно, происходит поиск системой своего самого возможного состояния — равновесия. Следовательно, когда мы говорим о росте энтропии, это означает, что эта система пытается прийти к равновесию.

Вне зависимости от того, насколько хаотично будет происходить движение частиц в сосуде, скорость их движения всегда будет приближена к средней величине. В этом случае, энтропия будет максимальной.

Таким образом, считает Больцман, значение энтропии определяет вероятность микросостояния тела.

Энтропия и «демон Максвелла”

Классический пример “демона” рассматривался неоднократно в различных научных работах и трудах. Есть простое и ясное описание его сути данное «отцом кибернетики” Нобертом Винером. Рассмотрим резервуар, наполненный газом. Температура внутри его будет одинаковая. Скорость движения некоторого числа молекул газа больше, чем остальных.

Добавим в конструкцию тепловой двигатель и две трубы. Соединим резервуар и тепловой двигатель трубой. Вторая труба соединит выходное отверстие двигателя и газовую камеру. Входы из резервуара в двигатель и из двигателя в камеру снабдим маленькими дверцами, возле которых будут сидеть маленькие «демоны”. Их задача открыть или закрыть дверцу в зависимости от того как будут двигаться молекулы.

Первый демон будет открывать дверь только молекулам, имеющим большую скорость. Второй пропустит только самые медленные частицы. Итог работы — температура в резервуаре возле первого демона повысится, возле второго — понизится. Получаем источник абсолютно полезной энергии из случайного движения.

Связь между энтропией и информацией

“Демоны” смогли понизить уровень энтропии. Хотя по законам физики, она должна возрастать. С этим парадоксом справился уже венгерский физик Л. Сциллард. Его работа завершила исследование Максвелла.

Во время своей работы демон использует дополнительные силы, которые он тратит на усилия открыть или закрыть дверь.

Демон снижает энтропию, но рассчитывается за процесс информации — можно ли пропустить данную частицу, своей энергией.

Мы получаем доказательство, что информация и энтропия неразрывно связаны между собой. Соответственно информация имеет обратную зависимость от энтропии. С помощью информации мы определяем направление движения частиц, определяем их скорость, производим оценку их движения. Под это правило подойдет любая другая категория. Например: разный смысл букв или символов.

На основании этих выводов, К Шеннон стал создателем формулы энтропии, применяемой для учета информации, где первая является мерой хаоса, вторая же несет в себе упорядоченность.

Понятие «энтропии» в настоящее время применяется в математике, информатике, биологии, химии, физике, психоанализе и социологии. Его применяют в случаях, когда надо проследить способность системы к потерям внутренней энергии и распаду, описать направление процесса.

Источник: https://fin-journal.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Энтропия – что это такое простыми словами

Понятие “Энтропия” (ударение на последнем слоге) впервые появилось в термодинамике. Там оно обозначает степень рассеивания энергии в замкнутой системе. В общем смысле под энтропией понимают степень развития хаоса или разрушения первоначально установленного порядка в замкнутой системе.

Энтропия в закрытой системе, как её понимают физики

Пример из жизни: Возьмём некую замкнутую систему. Допустим, Ребенок + Кожаный мяч в комнате.

Ребенок произвольно пользуется мячом – играет, ударяет об пол, подбрасывает к потолку… Через 6 месяцев активного использования мяч заметно сдулся, играть им стало труднее.

2 закон термодинамики гласит, что энтропия в замкнутой системе не может уменьшаться, она только увеличивается.

Даже если замкнутая система с мячом не предполагает активного разрушающего фактора (играющий ребёнок), энтропия всё равно будет, хоть и с меньшими показателями.

Пример 2. Мяч 6 месяцев пролежал в комнате: сдулся незначительно, но сильно покрылся пылью и немного выцвел со стороны, обращенной к окну.

Чтобы энтропия уменьшилась в закрытой системе, надо ее открыть и добавить в неё ресурс из другой системы.

Чтобы мяч восстановить в прежних размерах, нужно внести в замкнутую систему изменения с помощью папиной энергии и нового воздуха, закачанного насосом в мяч.

Чтобы мяч, пролежавший в комнате, вернул первоначальные свойства, мама должна вытереть его мокрой тряпкой от пыли, а сестра – покрыть новой краской.

Понятием энтропии пользуются многие сферы человеческих знаний и деятельности:

• биология и медицина;
• химия;
• физика;
• информатика и программирование;
• социология;
• психология и др.

Энтропия в биосистемах

Все биосистемы (живые системы) являются открытыми, а не закрытыми, поэтому понятие энтропии в биосистеме несколько отличается от энтропии неживых объектов, рассматриваемых физиками.

Биосистемы находятся в состоянии динамического равновесия. Оно существует по другим законам, нежели термодинамическое равновесие.

Системы любого живого организма открыты для взаимодействия друг с другом в рамках самого организма, а сам организм в свою очередь открыт для взаимодействия с окружающей средой местности планеты.

Все это создаёт разветвлённую систему корректировок, чтобы поддерживать между всеми и во всех живых организмах гомеостаз – то есть баланс. Явление энтропии (разрушения и разбалансировки) является самым сложным в больших живых системах. Ведь они используют увеличивающуюся энтропию одних своих частей в качестве пищи и строительного материала для уменьшения энтропии в других своих частях.

Энтропия в теории информации и коммуникаций

Над данной темой в этой сфере работал Клод Шеннон. Он изучал рациональные способы передачи информации через зашумлённый канал. По Шеннону, энтропия – это мера непредсказуемости какого-либо опыта, события, испытания. Это количество информации на 1 сообщение источника, выдающего независимые сообщения.

Он рассматривал информационную энтропию в своей «Математической теории Коммуникации», где ввёл связанное понятие «вероятность». По Шеннону, чем меньше вероятность какого-либо события, тем больше информации оно содержит.

Энтропия в социуме

Это степень отклонения социальной системы, организации (предприятия) и т.д. от принятой нормы (эталона) и установленных целей. На социальную энтропию влияют:

• Деятельность людей;
• Ошибки управления;
• Недостаток информации;
• Ошибки планирования;
• Ошибками в подборе персонала.

• Обобщая до бытового уровня, можно сказать, что “Энтропия” – это мера или степень беспорядка (хаоса) или неопределённости.
• Существуют 3 понятия, противоположные энтропии:

1. Негэнтропия;
2. Синтропия;
3. Отрицательная энтропия.

Но эти термины действуют только для живых систем. Негэнтропия в живой системе – это энтропия, которую живая система экспортирует, чтобы снизить свою собственную энтропию. Другими словами, синтропия – это свободная или освободившаяся энергия одного организма или группы организмов, отправляемая на упорядочивание и уравновешивание другого организма в системе.

Жизнь потребляет то, что меньше упорядочено (убитый организм, ставший пищей) и превращает это в то, что более упорядочено (живые клетки, ткани, органы, системы, целые организмы). Поэтому считается что жизнь сама по себе имеет свойство отрицательной энтропии.

Александра Светлова

Источник: https://gadget-house.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Энтропия – что это такое простыми словами?

Энтропия – это один из весьма распространённых терминов, который используется для объяснения большого количества физических, химических и даже социальных явлений.

Для того чтобы правильно его понимать, необходимо знать все особенности того, в каком контексте это определение может использоваться.

История появления термина

Впервые термин «энтропия» был использован в 1865 году Рудольфом Клаузиусом. Этим значением специалист описывал способность тепловой энергии преобразуется в механическую.

Длительное время понятие энтропии использовалось только лишь в термодинамике. Со временем оно было заимствовано другими областями науки и теориями. Именно поэтому в настоящее время существует большое количество определений данного термина.

• Понятие «энтропия» произошло от древнегреческого слова «τροπή», что в переводе на русский означает «поворот» или же «превращение».
• На сегодняшний момент данный термин преимущественно используется в термодинамике, экономике, физической статистике, теории информации и социологии.

Энтропия в термодинамике

Главный постулат термодинамики гласит о том, что любая изолированная система со временем приходит в состояние равновесия и не может из него выйти без воздействия внешних факторов. Этот процесс отличается беспорядком.

Энтропия в свою очередь – это мера данного беспорядка, которую можно вычислить. Для этого следует всем состояниям приписать число способов того, как их можно реализовать. Чем больше данное значение, тем больше энтропия конкретной системы.

Таким образом, если структура или само вещество является организованным, то его неопределенность, которую часто называют хаотичностью, ниже.

Для определения абсолютного числа энтропии необходимо вычислить количество изменений у конкретной системы во время осуществления ею теплопередачи при заданных температурных показателях.

Для определения абсолютного числа энтропии необходимо разделить уровень теплоотдачи на абсолютную температуру, при которой происходит данный процесс. Чем больше количество теплоты, тем более значительным будет показатель абсолютного числа энтропии.

Энтропия в экономике

В экономической теории часто применяется такой термин, как коэффициент энтропии. Он используется для определения изменчивости концентрации рынка.

Чем выше значение коэффициента энтропии, тем значительнее экономическая неопределенность. В таких условиях существенно снижается уровень образования монополии.

Коэффициент энтропии в экономике частично помогает оценить выгоды, которые может получить компания в ходе возможного обретения монопольного положения или же вследствие модификации концентрации рынка.

Энтропия в статистике и теории информации

Под энтропии специалисты, собирающие статистику, подразумевают меру непредсказуемости или же неопределенности определенной системы, которую они исследуют. Такая величина позволяет вычислить степень беспорядочности осуществляемого эксперимента или проходимого события.

Чем больше состояний анализируемой система, тем больше значение неопределенности. Все процессы, направленные на появление структуры, приводят к возникновению информационной предсказуемости. Она отличается такими своими особенностями, как:

• возможность частично или полностью предугадывать ход опыта;
• возможность предположение возникновения определенных событий;
• возможность исчисления вероятности тех или иных происшествий;
• возможность расшифровки закодированных текстов и т.д.

Также в статистике применяется такой термин, как абсолютная энтропия языка. Он характеризует наибольшее количество данных, которые можно передать единицей этого языка. Это касается прежде всего символа или буквы, что в данном случае при определении играют роль бита.

Энтропия в социологии

Под энтропией в социологии принято понимать информационную неопределенность. Она является одной из характеристик отклонения социума, что воспринимается, как единая система, от определенного состояния, которое считается эталоном. Такой анализ также проводится по отношению к различным звеньям групп людей.

Проявляется характеристика отклонения в снижении эффективности развития или функционирования анализируемой системы, что в свою очередь ведет к ухудшению ее самоорганизации.

Примером высокой энтропии является чрезмерная загруженность офисных работников, который постоянно необходимо сдавать отчеты о своей деятельности, вследствие чего они не могут выполнять другие свои прямые обязанности по работе.

Источник: https://finleaks.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami/

Энтропия: что это такое простыми словами

Русский язык, как и любой другой, постоянно изменяется под прессом постоянного технологического заимствования и сотрудничества с другими государствами. Благодаря этому, наш язык богат на различные иноязычные заимствования.

Одним из относительно новых слов в русском языке стало слово «энтропия», которое встречалось многим из нас, но далеко не каждый понимает, что же оно на самом деле значит.

Данная статья призвана помочь вам разобраться, что же такое энтропия, откуда она «есть-пошла» и в каких сферах жизни используется.

Что такое энтропия простыми словами

Чаще всего слово «энтропия» встречается, конечно же, в классической физике. Это одно из самых сложных понятий данной науки, поэтому даже студенты физических вузов нередко сталкиваются с проблемами при восприятии данного термина.

Это, безусловно, физический показатель, однако важно понять один факт – энтропия не похожа на привычные нам понятия объема, массы или давления, потому что энтропия является именно свойством определенной рассматриваемой нами материи.

Говоря простым языком, энтропия – показатель того, насколько много информации об определенном предмете нам неизвестно. Ну, например, на вопрос, где я живу, я отвечу вам – в Москве.

Это вполне конкретная координата – столица Российской Федерации – однако, Москва город немаленький, поэтому вам всё еще остается неизвестной точная информация о моем местоположении.

А вот когда я назову вам свой, например, почтовый индекс, то энтропия обо мне, как предмете, понизится.

Это не совсем точная аналогия, поэтому для уточнения приведем ещё один пример. Допустим, мы с вами возьмем десять игральных шестигранных кубиков. Бросим их все по очереди, а затем я сообщу вам сумму выпавших показателей – тридцать.

Исходя из суммы всех результатов, вы не сможете точно сказать, какая цифра и на каком кубике выпала – вам банально не хватает для этого данных. В нашем случае каждая выпавшая цифра на языке физиков будет называться микросостоянием, а сумма, равная тридцати, на всё том же физическом наречии будет именоваться макросостоянием.

Откуда взялась половина, возможно, спросите вы? Эта дробная часть появляется из-за того, что при нумерации в седьмом порядке мы можем оперировать лишь тремя числами – 0, 1 и 2.

Современное слово «энтропия» имеет греческие корни, поэтому из-за перевода её нередко называют «мерой хаоса». Допустим, вы решили устроить у себя в квартире застолье по поводу дня рождения маленькой дочери.

Убрали всю квартиру, перемыли полы и окна, вымыли дочиста посуду, а затем красиво и элегантно разложили всю посуду на столе.

Изначальный бытовой хаос вашей квартиры значительно уменьшился, следовательно, ваш дом стал системой с маленькой энтропией.

Энтропия во Вселенной

По прогнозам астрофизиков, один из вариантов развития Вселенной – это тепловая смерть.

Наша вселенная представляет собой (представьте, насколько прозорливыми были в этом плане древние греки) сущий хаос, в котором постоянно что-нибудь происходит: рождаются и умирают звезды, образуются новые галактики, короче, красота! В один прекрасный момент энтропия Вселенной достигнет максимума и происходить в ней станет попросту нечему. Вот вам и смерть от безделья.

Хаосом пронизан весь космос, вся наша природа, вплоть до атомов и элементарных частиц. Всё находится в постоянном движении и взаимодействии, словно прекрасно сработанный механизм.

Но как же при таком уровне энтропии (то есть, хаоса) во Вселенной вообще могло что-либо возникнуть?

Ответ на этот вопрос крайне прост. Вся материя передает уровень своей энтропии своему же окружению, всему, до чего могут дотянуться.

Например, для регуляции уровня энтропии на Земле – звезда по имени Солнце постоянно снабжает нас энергией, которую производит за счет непрекращающейся термоядерной реакции на ее поверхности.

Если бы наша планета была замкнутой системой, то, согласно второму закону термодинамики, энтропия внутри неё могла бы лишь увеличиваться, но, как вы уже поняли, Солнце позволяет нам держать уровень энтропии Земли в норме.

Энтропией и хаосом пропитано всё, что нас окружает и даже то, что находится внутри нас. В газах и жидкостях энтропия играет ключевые роли, даже наши сиюминутные желания и порывы на самом деле являются ничем иным, как порождением всеобщего вселенского хаоса.

Не сложно прийти в очередной раз к красивейшему выводу: Вселенная, сколько огромна бы она ни была, представляет собой совокупность бесконечного количества частичек самой разнообразной величины и не менее разнообразных свойств.

Всё в ней от элементарного бозона до Альфа Центавры и целых галактик связано незаметными нитями.

Подобные открытия физиков поражают не только своей сложностью, но и красотой.

Надеемся, что данная статья помогла вам прояснить, чем же на самом деле является энтропия, в каких случаях данное слово используется, а также к чему открытие данного показателя привело ученых и философов.

Кто знает, быть может прочтение этой статьи вдохновит вас на целенаправленное изучение этой прекрасной науки – физики. Так или иначе, интересоваться наукой современному человеку просто жизненно необходимо, хотя бы для собственного развития.

Источник: https://requesto.ru/entropiya-chto-eto-takoe-prostymi-slovami