|
Dagens Science : Entropi |
09:29:10 |
|
 Spontan forøgelse af uorden - En irreversibel proces, hvis ikke der tilføres energi.En tabt "dimsekasse" er et udmærket eksempel på høj entropi, det kræver en vis indsats at få dimserne lagt i kassen i den rette orden for at nå målet - "Nul entropi" 😀 
Diffusion i billedserie 1 - 4 :1) Et glas med væske og forholdsvis lav entropi. 2) En dråbe farvestof er tilsat i glasset. 3) farvestoffet fordeles i væsken og entropien stiger. 4) Farvestoffet er nu jævnt fordelt, men kaos og uorden har nået maksimum og dermed en høj entropi. 
Maxwells dæmon. |
Videnskab om: Entropi
Indholdsfortegnelse :Entropi er den samlede uordenMaxwells dæmon Forskellig brug af begrebet Entropi er Entropiens mysterium Et spørgsmål om orden
Entropi er den samlede uorden 🔝Entropi er et udtryk for den samlede uorden eller tilfældighed i et system.Entropien blev oprindelig indført som et beskrivende begreb inden for termodynamikken i fysik og kemi. Det gør det muligt at formulere termodynamikkens 2. lov meget enkelt. Senere blev entropi indført alene ved analogi i informationsteorien af Claude Shannon. Det er dog lykkedes at opstille en velafprøvet, fysisk teori, som forener teoretisk termodynamik og statistisk mekanik med informationsteorien på direkte og kvantificerbar måde Et system med entropi = 0 er perfekt ordnet. Et fysisk system, som kommer tæt på dette, er Bose-Einstein kondensatet, hvor alle partikler befinder sig i samme tilstand. Et informationsteknisk system med entropi = 0 kunne også være en computer, som kun indeholder 0'er, eller det kunne være en biotop, som er i perfekt homøostase. Så snart et system forlader denne tilstand af "total velkendthed", stiger entropien til en størrelse, som er over 0. Den kan dog ikke overstige et maksimum, der bestemmes af f.eks. harddiskens lagerkapacitet, antallet af partikler i det fysiske system eller biodiversiteten i det økologiske system. Almindeligvis kalder man denne maksimale entropistørrelse for "perfekt uorden". Fysikerne taler også om termisk ligevægt. Maxwells dæmon 🔝Maxwells dæmon er et logisk eksperiment, der drejer sig om termodynamikkens 2. lov. Det forbinder entropi med både energi og information.Maxwells dæmon er en figur i et tankeeksperiment (skitse t.v.) af fysikeren James Clerk Maxwell, der havde til formål at sætte spørgsmålstegn ved Termodynamikkens 2. lov. Denne lov siger blandt andet, at hvis to stoffer af forskellig temperatur kommer i kontakt med hinanden og isoleres fra ydre påvirkninger, vil der ikke kunne opstå en tilstand, hvor det ene stof får højere temperatur end det andet. Loven siger også, at entropien aldrig falder. I Maxwells tankeeksperiment forestiller man sig et væsen (Maxwells dæmon), som har den egenskab, at dæmonen kan følge hvert molekyle på dets færd. Antag nu, at dæmonen sidder i et rum, der er delt i to med en skillevæg, og hvor dæmonen har mulighed for at åbne og lukke for et hul i skillevæggen, så kun de hurtige molekyler får lov til at slippe gennem. Det betyder, at uden at udføre et arbejde (i fysisk forstand) vil dæmonen sørge for, at temperaturen i den ene del af rummet stiger, og dermed vil dæmonen have brudt termodynamikkens 2. hovedsætning. Et af de berømte svar på, om en sådan dæmon ville kunne bryde termodynamikkens 2. hovedsætning, blev givet af Leó Szilárd i 1929, og senere af Léon Brillouin. Szilárd påpegede, at Maxwells dæmon ville have brug for en metode til at måle hastigheden, og at opnåelsen af denne information ville betyde en stigning i entropi. Derfor ville termodynamikkens 2. hovedsætning være opfyldt i det isolerede system bestående af gas, beholder og dæmon. Szilárds indvending blev præciseret i 1982 på baggrund af Rolf Landauer, der i 1960 fandt ud af, at visse målinger ikke nødvendigvis vil bidrage til en stigning i entropien, hvis blot de er termodynamisk reversible. Dæmonen ville derimod være nødt til at huske på målingerne, men fordi dæmonen ville løbe tør for hukommelse på et tidspunkt, ville dæmonen skulle slette sin viden; denne sletning af viden ville bidrage til en stigning i entropien. En reversibel, adiabatisk proces - dvs. en proces uden varmeudveksling - er således også en isentropisk proces - dvs. at den har konstant entropi. Forskellig brug af begrebet 🔝Selv i videnskabelige lærebøger bruges begrebet entropi forskelligt, og det kan ofte give anledning til misforståelser, men de følgende definitioner kan vise de mange sider af den kultur, der omgiver begrebet entropi.Entropi er 🔝
Entropiens mysterium 🔝At tiden har en retning, opfatter vi alle som indlysende. Denne sandhed udtrykkes ved den fundamentale naturlov, at entropien i et lukket system kun kan stige eller være konstant. Men hvad ligger der egentlig bag begrebet entropi, og er det 100% korrekt, at entropien aldrig kan aftage?Et spørgsmål om orden 🔝Lad os se på et eksempel. Luft består som bekendt primært af cirka 80 % nitrogen (kvælstof) og 20 % oxygen (ilt), som begge er to-atomige molekyler. Hvis man har en beholder med oxygen og nitrogen i hver sin ende adskilt af en væg, som man derefter fjerner, vil alle molekylerne bevæge sig tilfældigt rundt mellem hinanden. Efter kort tid havner man i en situation, hvor oxygen og nitrogen er blandet.Entropien er herved blevet større, og man kan endda beregne, hvor meget den er vokset. Pointen er nu, at man i praksis aldrig ser det modsatte ske. I princippet kunne det ske, at din næste vejrtrækning kun trak nitrogen-molekyler ned i lungerne – hvilket straks ville kunne mærkes! – i praksis sker det aldrig. Det er langt mere usandsynligt end for eksempel at vinde 10 milliongevinster i Lotto 10 uger i træk. |
|
