Entropija termodinamikoje paprastai. Kas yra entropija? Vaizdo įrašas apie entropiją

Woody Alleno herojė Whatever Works taip apibrėžia entropiją: dėl to sunku sugrūsti dantų pastą atgal į tūbelę. Ji taip pat įdomiai paaiškina Heisenbergo neapibrėžtumo principą – dar vieną priežastį žiūrėti filmą.

Entropija yra netvarkos, chaoso matas. Pasikvietėte draugus į naujametinį vakarėlį, susitvarkėte, išplovėte grindis, padėjote ant stalo užkandį, susitvarkėte gėrimus. Trumpai tariant, jie viską sutvarkė ir pašalino tiek chaoso, kiek galėjo. Tai žemos entropijos sistema

Kas yra entropija paprastais žodžiais: apibrėžimas, kuriose srityse šis terminas vartojamas. Aiškūs entropijos pavyzdžiai gyvenime.

Tikriausiai visi įsivaizduojate, kas nutiks butui, jei vakarėlis bus sėkmingas: visiškas chaosas. Tačiau ryte jūsų žinioje yra didelės entropijos sistema.

Norint sutvarkyti butą, reikia susitvarkyti, tai yra išleisti tam daug energijos. Sistemos entropija sumažėjo, tačiau prieštaravimo antrajam termodinamikos dėsniui nėra – jūs pridėjote energijos iš išorės, ir ši sistema nebeatskirta.

Vienas iš pasaulio pabaigos variantų – terminė visatos mirtis dėl antrojo termodinamikos dėsnio. Visatos entropija pasieks maksimumą ir nieko daugiau joje neįvyks.

Apskritai viskas skamba gana blankiai: gamtoje visi sutvarkyti dalykai linkę į destrukciją, į chaosą. Bet iš kur tada Žemėje atsiranda gyvybė? Visi gyvi organizmai yra neįtikėtinai sudėtingi ir tvarkingi ir kažkaip visą gyvenimą kovoja su entropija (nors galiausiai ji visada laimi.

Viskas labai paprasta. Gyvi organizmai gyvybės procese perskirsto aplink save entropiją, tai yra atiduoda savo entropiją viskam, ką gali. Pavyzdžiui, kai valgome sumuštinį, gražią užsakytą duoną ir sviestą paverčiame tuo, kas žinoma. Pasirodo, savo entropiją atidavėme sumuštiniui, bet bendroje sistemoje entropija nesumažėjo.

O jei paimtume žemę kaip visumą, tai visai nėra uždara sistema: saulė aprūpina mus energija kovai su entropija.

Entropijos psichologija.

Entropija – žmogaus ir socialinės aplinkos sąveikos būdas nulemtas to, kad socialinė aplinka, viena vertus, ir asmenybė, iš kitos pusės, gali apimti entropines ir negentropines tendencijas, o jų tam tikros santykio formos kombinatoriškai įmanomos. sąveikos būdai; platus jų spektras leidžia peržengti ribotą asmenybės, kaip stabilios sistemos, veikiančios kintančiomis aplinkos sąlygomis, apibrėžimą.

Jei paimtume mūsų konceptualiame aparate nekintamą ašį „asmenybė – socialinė aplinka“ ir įsivaizduotume jos abipusį sukimąsi su ašimi „entropija-negentropija“, kurioje yra atsakymas į klausimą „kaip vyksta sąveika? turime keturias pradines galimybes:

1) socialinės aplinkos negentropinės tendencijos;
2) socialinės aplinkos entropinės tendencijos;
3) negentropinės asmenybės tendencijos;
4) asmenybės entropinės tendencijos.

Būtina trumpai pasilikti prie kiekvieno iš jų aprašymo.

1. Socialinės aplinkos negentropinės tendencijos. Net Baconas kėlė klausimą, kaip žmogus gali egzistuoti socialinės santvarkos sąlygomis ir apskritai iš ko ši socialinė santvarka susideda. Dauguma šiuolaikinių sociologinių teorijų yra skirtos išaiškinti jos prigimtį. Kalbant apie mūsų užduotį, jie apibūdina galimus sistemos „asmenybė – socialinė aplinka“ parametrus, užtenka pastebėti: žmogus gali būti įtrauktas į formalius ir neformalius santykius, kurių pagrindinė kokybė yra pasikartojimas, aiškumas ir organizuotumas, ritualinės ir stereotipinės socialinės sąlygos – individualaus elgesio situacijos. Yra žinoma, kad visuomenė negali veiksmingai paveikti individo, įtraukto į grupę, jei socialinės įtakos strategija nėra nuosekli, vieninga ir nuosekli.

2. Socialinės aplinkos entropinės tendencijos. E. Durkheimas net chaoso ir netvarkos, socialinės destabilizacijos ir įrenginio dezorganizacijos elementus įvairiuose jo vystymosi etapuose laikė būtina visuomenės raidos sąlyga, tam tikrų dezorganizavimo elementų buvimu joje. Kaip žinote, jis pabrėžė šį dalyką nagrinėdamas socialinės anomijos ir nusikalstamumo prigimtį. Nesigilindami į kritinės E. Durkheimo pažiūrų analizės detales, norime pabrėžti, kad entropinės tendencijos ypač ryškiai pastebimos mažų socialinių grupių funkcionavime kai kurių formalių ir neformalių žmonių susivienijimų mikrosocialiniame klimate. Pavyzdys – neblaivi kompanija, susijaudinusi minia sporto šou metu, situacija darbo kolektyve su neaiškiu funkcijų ir vaidmenų pasiskirstymu, atsitiktinis susibūrimas žmonių, kurių nesieja bendra gija ir pan.

3. Negentropinės asmenybės tendencijos. Tai reiškia asmens požiūrių ir požiūrių nuoseklumą; jos nuoseklumas ir organizuotumas veiksmuose. Atrodo, kad nereikėtų detaliai nagrinėti žmogaus gyvenimo stabilumo, organizavimo nuoseklumo užtikrinimo ir pasiekimo mechanizmus, nes šis klausimas plačiai aptariamas psichologinėje literatūroje, o jo tyrimui skirta daugybė darbų. Galima tik pabrėžti, kad DN Uznadze mokiniai ir pasekėjai individualaus elgesio ir charakterio bruožų, pasaulio suvokimo ir įsitikinimų stabilumo mechanizmą sieja su požiūrio fiksavimu, su tam tikra fiksuotų nuostatų organizacija, jų sistemine struktūra ir vidine tendencija. link konsolidavimo ir suderinamumo.

4. Entropinės asmenybės tendencijos. Elgesio disociacija, dezorganizacija, veiksmų ir įsitikinimų nenuoseklumas, emocinis nestabilumas yra vidinio chaoso ir individo entropinių tendencijų apraiškos. Neabejotina, kad patologijai būdinga ribojanti entropijos augimo būsena, tačiau taip supaprastinti klausimą būtų neteisinga, neva entropijos augimas siejamas su patologija, o negentropijos augimas – su psichine sveikata. . Be to, esant daugeliui neurozinių sutrikimų, pastebimas per didelis organizuotumas, perkeliamas į patologines ritualizacijos formas, ir, priešingai, praktiškai sveikiems asmenims tam tikromis sąlygomis galima pastebėti entropinių tendencijų padidėjimą. Tai puikiai parodo žinomi L. Festingerio, T. Newcombo ir A. Pepitono, F. G. Zimbardo eksperimentai, susiję su jau iš dalies aptartu deindividuacijos fenomeno tyrimu. Faktas yra tas, kad vienas iš deindividualizacijos rodiklių pagal šias perkrovas yra impulsyvumas ir destruktyvus elgesys, savikontrolės sumažėjimas, chaotiškas elgesys ir intraasmeninių būsenų dezorganizacija. FG Zimbardo glaustai ir aiškiai suformulavo kovą tarp dviejų momentų – chaoso ir tvarkos – žmogaus egzistencijoje: „Amžinoje tvarkos ir chaoso kovoje tikimės individuacijos triumfo, bet paslaptingai esame sąmoksle su vidinėmis jėgomis, kylančiomis iš deindividualizacijos gelmės “...

Entropijos filosofija.

ENTROPIJA (iš graikų kalbos entropija - sukimasis, transformacija) yra uždaros sistemos arba Visatos energetinio komplekso vidinės energijos dalis, kuri negali būti panaudota, ypač negali būti perkelta ar paverčiama mechaniniu darbu. Tikslus entropijos apibrėžimas atliktas naudojant matematinius skaičiavimus. Entropijos poveikis ryškiausiai matomas termodinaminių procesų pavyzdyje. Taigi šiluma niekada iki galo nevirsta mechaniniu darbu, virsta kitomis energijos rūšimis. Pastebėtina, kad grįžtamuose procesuose entropijos reikšmė išlieka nepakitusi, negrįžtamuose – atvirkščiai – nuolat didėja, o šis padidėjimas atsiranda dėl mechaninės energijos mažėjimo. Vadinasi, visus gamtoje vykstančius negrįžtamus procesus lydi mechaninės energijos sumažėjimas, o tai galiausiai turėtų sukelti bendrą paralyžių arba, kitaip tariant, „šilumos mirtį“. Bet tokia išvada galioja tik tuo atveju, kai Visatos totalitarizmas postuluojamas kaip uždara empirinė duotybė. Kristaus. teologai, remdamiesi entropija, kalbėjo apie pasaulio baigtinumą, naudodami jį kaip Dievo buvimo įrodymą.

Entropija auga. Ar entropija auga izoliuotose sistemose?

Penki mitai apie vystymąsi ir entropiją. Trečiasis mitas.
Pinigus laikome po užraktu, maistą nuo karščio slepiame lede.
Bet žmogus negali gyventi vienatvėje ir užsidaręs.
Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad entropija izoliuotoje sistemoje nemažėja, tai yra išlieka arba didėja. Ar jis gali augti už izoliuotos sistemos ribų?
Iš karto pažymime, kad formuluojant antrąjį principą terminas „sistema“ vartojamas tik dėl trumpumo. Tai reiškia bet kokį elementų rinkinį, o sistema apima ryšius tarp jų ir įgauna tam tikrą vientisumą. Tiek ryšiai, tiek vientisumas gali tik sulėtinti entropijos augimą, neįskaitant kai kurių (galbūt sistemai nepageidaujamų) būsenų. Jokiu kitu požiūriu nuoseklumas antrajam principui nėra svarbus.
Izoliacijos reikalavimas kyla dėl to, kad iš atviros sistemos entropija gali būti eksportuojama ir išsklaidyta aplinkoje. Tačiau izoliuotai elementų rinkiniui išsibalansavus ir pasiekus labiausiai tikėtiną makrobūseną, entropija, pasiekusi maksimumą, toliau augti nebegali.
Entropijos augimas įmanomas tik esant kažkokiai nepusiausvyrai, kuri neatsiras tol, kol atsinaujins energijos įtekėjimas iš išorės arba jos nutekėjimas. Ne veltui daiktus dedame į izoliuotas saugyklas – taip užkertamas kelias išoriniams poveikiams, kurie prisideda prie pusiausvyros sutrikimo ir tolesnio entropijos augimo. Todėl izoliacija, kaip ir sistemiškumas, neprisideda prie entropijos augimo, o tik garantuoja jos nesumažėjimą. Entropija auga daugiausia už izoliuotos sistemos, atviroje aplinkoje.
Nors klasikinė antrojo principo formuluotė nepasako, kaip kinta entropija atvirose sistemose ir aplinkose, tai nėra didelė problema. Užtenka mintyse atskirti aplinkos atkarpą ar grupę atvirų sistemų, kurios dalyvauja procese ir nepatiria išorinių poveikių ir laiko jas viena izoliuota sistema. Tada jų bendra entropija neturėtų mažėti. Taip argumentavo W. Ashby, pavyzdžiui, vertindamas vienos sistemos poveikį kitai, o I. Prigožinas – svarstydamas dissipatyvias struktūras.
Dar blogiau, kad didelė klasė procesų, kuriuose auga entropija, o būtent išorinių jėgų veikiamose sistemose trikdžių kaupimosi procesai tarsi išeina iš antrojo principo veikimo – juk jie negali vykti izoliuotose sistemose!
Todėl dėsnį geriau būtų suformuluoti taip: bet koks savaiminis energijos, masės, informacijos virsmo procesas nesumažina visų sistemų ir su juo susijusių aplinkos dalių suminės entropijos. Tokioje formuluotėje pašalinamas per didelis nuoseklumo reikalavimas, užtikrinama izoliacija, atsižvelgiant į visus procese dalyvaujančius elementus, o įstatymo galiojimas patvirtinamas visiems savaiminiams procesams.

Entropija paprastais žodžiais. Kas yra entropija paprastais žodžiais

Dažniausiai žodis „entropija“ randamas, žinoma, klasikinėje fizikoje. Tai viena sunkiausių šio mokslo sampratų, todėl net fizikos universitetų studentai dažnai susiduria su šio termino suvokimo problemomis. Tai, žinoma, yra fizikinis rodiklis, tačiau svarbu suprasti vieną faktą – entropija nėra panaši į įprastas tūrio, masės ar slėgio sąvokas, nes entropija yra būtent konkrečios nagrinėjamos materijos savybė.

Paprastais žodžiais tariant, entropija yra rodiklis, nurodantis, kiek informacijos apie tam tikrą dalyką nežinome. Na, pavyzdžiui, į klausimą, kur aš gyvenu, aš jums atsakysiu – Maskvoje. Tai labai konkreti koordinatė - Rusijos Federacijos sostinė, tačiau Maskva yra gana didelis miestas, todėl jūs vis dar nežinote tikslios informacijos apie mano vietą. Bet kai pasakysiu savo, pavyzdžiui, pašto kodą, entropija apie mane, kaip objektą, sumažės.

Tai nėra visiškai tiksli analogija, todėl aiškumo dėlei pateiksime dar vieną pavyzdį. Tarkime, paimkime dešimt šešiakampių kauliukų. Numeskime juos visus paeiliui, tada aš jums pasakysiu bendrą nukritusių rodiklių skaičių – trisdešimt. Remdamiesi visų rezultatų suma, negalėsite tiksliai pasakyti, kuri figūra ir ant kurio kauliuko iškrito – tam tiesiog neturite pakankamai duomenų. Mūsų atveju kiekvienas iškritęs skaitmuo fizikų kalba bus vadinamas mikrobūkle, o suma, lygi trisdešimčiai, tuo pačiu fiziniu dialektu – makrobūkle. Jei paskaičiuotume, kiek galimų mikrobūsenų iš viso gali duoti trys dešimtys, padarytume išvadą, kad jų skaičius siekia beveik tris milijonus verčių. Naudojant specialią formulę, šiame tikimybiniame eksperimente galime apskaičiuoti entropijos indeksą – šeši su puse. Galite paklausti, iš kur atsirado pusė? Ši trupmeninė dalis atsiranda dėl to, kad numeruodami septinta tvarka galime operuoti tik su trimis skaičiais – 0, 1 ir 2.

Entropija biologijoje. Entropija (nurodymas)

Entropija:

• Entropija yra negrįžtamo energijos išsklaidymo matas, realaus proceso nukrypimo nuo idealaus matas.
• Termodinaminė entropija – termodinaminės sistemos būsenos funkcija
• Entropija (biologija) yra biologinės įvairovės matavimo vienetas biologinėje ekologijoje.
• Informacijos entropija yra informacijos atsitiktinumo matas, bet kurio pirminės abėcėlės simbolio atsiradimo neapibrėžtumas.
• Entropija yra lygiavertis decentralizuotas kompiuterių ryšių tinklas, sukurtas taip, kad būtų atsparus tinklo cenzūrai.
• Topologinė entropija
• Metrinė entropija
• Dinaminės sistemos entropija
• Diferencialinė entropija
• Kalbos entropija – tai statistinė teksto tam tikra kalba arba pačios kalbos funkcija, kuri lemia informacijos kiekį teksto vienete.
• Entropy (žurnalas) – tarptautinis tarpdisciplininis žurnalas anglų kalba apie entropijos ir informacijos tyrimus.

• „Entropija“ – 2012 m. vaidybinis Mariaus Sahakyan filmas.
• Entropy yra 1977 m. Erico Solomon ir 1994 m. Augustine Carreno stalo žaidimas.

Vaizdo įrašas apie entropiją

Entropijos pavyzdžiai. Įvadas

Entropija

Svetimžodžių žodyne yra toks entropijos apibrėžimas: entropija - 1) fizikoje - vienas iš kūno ar kūnų sistemos šiluminę būseną apibūdinančių dydžių; vidinio sistemos sutrikimo matas; visų procesų, vykstančių uždaroje sistemoje, entropija arba didėja (negrįžtami procesai), arba išlieka pastovi (grįžtamieji procesai); 2) informacijos teorijoje - situacijos neapibrėžtumo matas (atsitiktinis kintamasis), turintis baigtinį ar lyginį baigčių skaičių, pavyzdžiui, eksperimentas, prieš kurį rezultatas nėra tiksliai žinomas.

Pirmą kartą entropijos sąvoką į mokslą įvedė Clausius 1865 m. kaip logišką Carnot termodinamikos plėtrą.

Tačiau šią sąvoką charakterizuoju kaip chaoso matą. Mano nuomone, tai šiuo metu pati optimaliausia tema, nes ji visiškai susijusi su gyvenimu. Entropija yra visame kame. Gamtoje, žmoguje, įvairiuose moksluose. Net ir žmogaus gimimas įsčiose prasideda nuo chaoso. Entropija taip pat gali būti siejama su planetos formavimu, nes iki Dievo pasirodymo Žemėje visi gamtos reiškiniai ir viskas, kas buvo planetoje, buvo aukšto laipsnio entropijoje. Tačiau po septynių dienų planeta įgavo tvarkingą išvaizdą, tai yra, viskas stojo į savo vietas.

Remdamasis savo išvadomis, norėčiau šį reiškinį panagrinėti plačiau ir, taip sakant, sumažinti šio reiškinio supratimo entropiją.

Visatos entropija yra dydis, apibūdinantis netvarkos laipsnį ir Visatos šiluminę būseną. Klasikinis entropijos apibrėžimas ir jos apskaičiavimo metodas netinka Visatai, nes joje veikia gravitacijos jėgos, o pati materija nesudaro uždaros sistemos. Tačiau galima įrodyti, kad bendra entropija yra išsaugota pridedamame tūryje.

Santykinai lėtai besiplečiančioje Visatoje entropija lydinčiame tūryje yra išsaugota, o pagal dydį entropija yra lygi fotonų skaičiui.

Entropijos išsaugojimo Visatoje dėsnis

Bendru atveju vidinės energijos prieaugis turi tokią formą:

Atsižvelgkime į tai, kad dalelių cheminis potencialas yra vienodos vertės ir priešingo ženklo:

Jei laikysime, kad plėtimas yra pusiausvyros procesas, tada paskutinę išraišką galima pritaikyti pridedamam tūriui (V∝a3 (\ displaystyle V \ propto a ^ (3)), kur a (\ displaystyle a) yra "spindulys "visatos). Tačiau pridedamame tūryje skirtumas tarp dalelių ir antidalelių išlieka. Atsižvelgdami į šį faktą, turime:

Tačiau apimties pasikeitimo priežastis yra plėtra. Jei dabar, atsižvelgdami į šią aplinkybę, paskutinę išraišką atskirsime laike:

Dabar, jei pakeisime į sistemą įtrauktą tęstinumo lygtį:

Pastarasis reiškia, kad pridedamame tūryje išsaugoma entropija.

Frydricho karūnavimas Karaliaučiaus pilies bažnyčioje

Frydrichas, Brandenburgo kurfiursto Frydricho Vilhelmo, praminto Didžiuoju Kurfiurstu, sūnus, gimė Karaliaučiuje 1657 m. liepos 11 d. iš pirmosios tėvo žmonos Luizės Henrietos. Vyresniojo brolio Karlo Emilio mirtis 1674 m. atvėrė jam kelią į karūną.

Prastos sveikatos, be stuburo, lengvai paveikiamas, buvo linkęs į pompastiką ir puošnumą. Stulbinantį jo ir tėvo skirtumą pastebėjo visi istorikai – charakterio, pažiūrų ir siekių skirtumą. Lavis Fredericką taikliai vadina vargingos šeimos sūnumi palaidūnu. Kartu su aistra prabangai buvo ir Frederiko III garbinimas viskam, kas prancūziška. 1689 m. Deutsch-französische Modegeist sako: „Dabar viskas turi būti prancūziška: prancūziška, prancūziška suknelė, prancūziška virtuvė, patiekalai, prancūziški šokiai, prancūziška muzika ir prancūziškos ligos. Išdidi, apgaulinga, sugedusi prancūzų dvasia visiškai užmigdė vokiečius. Kiemo priežiūrai per metus buvo išleista iki 820 000 talerių, tai yra tik 10 000 talerių mažiau nei visos valstybės civilinės administracijos išlaikymui. Frydrichas II apibūdino savo senelį žodžiais: „Puikus mažuose dalykuose ir mažas dideliuose“.

Veiksmingiausias šilumos variklio ciklas yra Karnot šilumos ciklas. Jį sudaro du izoterminiai ir du adiabatiniai procesai. Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad ne visa šiluminiam varikliui tiekiama šiluma gali būti panaudota darbams atlikti. Tokio variklio, kuris įgyvendina Carnot ciklą, efektyvumas suteikia ribinę vertę tos jo dalies, kuri gali būti naudojama šiems tikslams.

Keletas žodžių apie fizinių procesų grįžtamumą

Fizinis (ir siaurąja termodinamine prasme) procesas tam tikroje kūnų sistemoje (įskaitant kietąsias medžiagas, skysčius, dujas) yra grįžtamasis, jei jį įvykdžius įmanoma atkurti būseną, kurioje buvo sistema. prieš tai prasidedant. Jei proceso pabaigoje jis negali grįžti į pradinę būseną, tai yra negrįžtama.

Grįžtamieji procesai gamtoje nevyksta. Tai idealizuotas tikrovės modelis, savotiškas instrumentas fizikos tyrimams. Tokio proceso pavyzdys yra Karnot ciklas. Idealus šilumos variklis yra tikros sistemos modelis, įgyvendinantis procesą, pavadintą prancūzų fiziko Sadi Carnot, kuris jį pirmą kartą aprašė, vardu.

Kas lemia procesų negrįžtamumą?

Tai lemiantys veiksniai yra šie:

• šilumos srautai nuo šilumos šaltinio iki vartotojo su baigtiniu temperatūrų skirtumu tarp jų;
• neribotas dujų išsiplėtimas;
• dviejų dujų maišymas;
• trintis;
• elektros srovės perėjimas per varžą;
• neelastinga deformacija;
• cheminės reakcijos.

Procesas yra negrįžtamas, jei yra kuris nors iš šių veiksnių. Idealus Carnot ciklas yra grįžtamasis procesas.

Vidiniai ir išoriniai grįžtami procesai

Kai procesas vykdomas, jo negrįžtamumo veiksniai gali būti tiek pačioje kūnų sistemoje, tiek šalia jos. Ji vadinama vidiniu grįžtamuoju, jei sistemą galima atkurti į tą pačią pusiausvyros būseną, kurioje ji buvo pradžioje. Tuo pačiu metu jo viduje negali būti negrįžtamumo veiksnių, kol vyksta nagrinėjamas procesas.

Jei procese už sistemos ribų nėra negrįžtamumo veiksnių, tai vadinama išoriškai grįžtamuoju.

Procesas vadinamas visiškai grįžtamu, jei jis yra grįžtamas tiek iš vidaus, tiek iš išorės.

Kas yra Karnot ciklas?

Šiame procese, įgyvendintame idealiu šilumos varikliu, darbinis skystis - šildomos dujos - atlieka mechaninį darbą dėl šilumos, gaunamos iš aukštos temperatūros šilumos rezervuaro (šildytuvo), taip pat atiduoda šilumą į žemos temperatūros šilumos rezervuarą ( šaldytuvas).

Carnot ciklas yra vienas garsiausių grįžtamųjų ciklų. Jį sudaro keturi grįžtami procesai. Ir nors tokios kilpos praktiškai nepasiekiamos, jos nustato viršutines tikrų kilpų veikimo ribas. Teoriškai parodyta, kad šis tiesioginis ciklas šiluminę energiją (šilumą) paverčia mechaniniu darbu maksimaliu įmanomu efektyvumu.

Kaip idealios dujos atlieka Carnot ciklą?

Apsvarstykite idealų šilumos variklį su dujų balionu ir stūmokliu. Keturi tokios mašinos grįžtamojo ciklo procesai:

1. Grįžtamasis izoterminis plėtimasis. Proceso pradžioje balione esančių dujų temperatūra yra T H. Per baliono sieneles jos susisiekia su šildytuvu, kurio temperatūrų skirtumas su dujomis yra be galo mažas. Vadinasi, atitinkamo negrįžtamumo koeficiento baigtinio temperatūrų skirtumo pavidalu nėra ir vyksta grįžtamasis šilumos perdavimo procesas iš šildytuvo į darbinį skystį – dujas. Jo vidinė energija auga, plečiasi lėtai, dirbdama stūmoklio judėjimo darbą ir išlikdama pastovioje temperatūroje T H. Bendras šilumos kiekis, kurį šildytuvas perduoda dujoms šio proceso metu, yra lygus Q H, tačiau tik dalis jos vėliau paverčiama darbu.

2. Grįžtamasis adiabatinis išsiplėtimas. Šildytuvas pašalinamas ir Carnot dujos lėtai plečiasi toliau adiabatiniu būdu (su pastovia entropija) be šilumos mainų per cilindro sieneles ar stūmoklį. Jo darbas judinant stūmoklį sumažina vidinę energiją, kuri išreiškiama temperatūros sumažėjimu nuo T H iki T L. Jei darysime prielaidą, kad stūmoklis juda be trinties, tada procesas yra grįžtamas.

3. Grįžtamasis izoterminis suspaudimas. Cilindras liečiamas su šaldytuvu, kurio temperatūra T L. Stūmoklis stumiamas atgal išorės jėgos, atliekančios dujų suspaudimo darbą. Tuo pačiu metu jo temperatūra išlieka lygi T L, o procesas, įskaitant šilumos perdavimą iš dujų į šaldytuvą ir suspaudimą, išlieka grįžtamas. Bendras šilumos kiekis, pašalintas iš dujų į šaldytuvą, yra lygus Q L.

4. Grįžtamasis adiabatinis suspaudimas. Aušintuvas pašalinamas ir dujos lėtai toliau suspaudžiamos adiabatiniu būdu (esant pastoviai entropijai). Jo temperatūra pakyla nuo T L iki T N. Dujos grįžta į pradinę būseną, o tai užbaigia ciklą.

Carnot principai

Jei procesai, sudarantys šilumos variklio Carnot ciklą, yra grįžtami, tada jis vadinamas grįžtamuoju šilumos varikliu. Priešingu atveju turime negrįžtamą jos versiją. Praktiškai tokie yra visi šiluminiai varikliai, nes grįžtamųjų procesų gamtoje nėra.

Carnot suformulavo principus, kurie yra antrojo termodinamikos dėsnio pasekmė. Jie išreiškiami taip:

1. Negrįžtamo šiluminio variklio efektyvumas visada yra mažesnis nei reversinio, veikiančio iš tų pačių dviejų šilumos rezervuarų.

2. Visų reversinių šilumos variklių, veikiančių iš tų pačių dviejų šilumos rezervuarų, efektyvumas yra vienodas.

Tai yra, reversinio šiluminio variklio efektyvumas nepriklauso nuo naudojamo darbinio skysčio, jo savybių, ciklo trukmės ir šilumos variklio tipo. Tai tik rezervuarų temperatūros funkcija:

čia Q L – šiluma, perduota į žemos temperatūros rezervuarą, kurio temperatūra yra T L; Q H - šiluma, perduodama iš aukštos temperatūros rezervuaro, kurio temperatūra yra T H; g, F – bet kokios funkcijos.

Carnot šiluminis variklis

Jis vadinamas šilumos varikliu, kuris veikia grįžtamuoju Carnot ciklu. Bet kurio šiluminio variklio šiluminis efektyvumas, grįžtamas ar ne, apibrėžiamas kaip

η th = 1 – Q L / Q H,

čia Q L ir Q H yra šilumos kiekiai, atitinkamai perduodami per ciklą į žemos temperatūros baką esant T L temperatūrai ir iš aukštos temperatūros rezervuaro esant temperatūrai T H. Reversinių šiluminių variklių šiluminis efektyvumas gali būti išreikštas šių dviejų rezervuarų absoliučiomis temperatūromis:

η th = 1 - T L / T H.

Carnot šilumos variklio efektyvumas yra didžiausias efektyvumas, kurį gali pasiekti šilumos variklis, kai jis veikia tarp aukštos temperatūros rezervuaro esant T H ir žemos temperatūros rezervuaro esant T L. Visų negrįžtamų šilumos variklių, veikiančių tarp tų pačių dviejų rezervuarų, efektyvumas yra mažesnis.

Atvirkštinis procesas

Aptariamas ciklas yra visiškai grįžtamas. Jo šaldymo versija gali būti pasiekta, jei visi į jį įtraukti procesai yra atvirkštiniai. Tokiu atveju Karno ciklo darbas naudojamas temperatūrų skirtumui sukurti, t.y. šiluminė energija. Atvirkštinio ciklo metu dujos gauna šilumos kiekį Q L iš žemos temperatūros rezervuaro, o šilumos kiekis Q H joms atiduodamas aukštos temperatūros šilumos rezervuare. Ciklui užbaigti reikia energijos W net, in. Jis lygus figūros plotui, kurį riboja dvi izotermos ir du adiabatai. Karno ciklų pirmyn ir atgal PV diagramos parodytos paveikslėlyje žemiau.

Šaldytuvas ir šilumos siurblys

Šaldytuvas arba šilumos siurblys, įgyvendinantis atvirkštinį Carnot ciklą, vadinamas Carnot šaldytuvu arba Carnot šilumos siurbliu.

Reversinio arba negrįžtamo šaldytuvo (η R) arba šilumos siurblio (η HP) efektyvumas apibrėžiamas taip:

čia Q N yra šilumos kiekis, pašalintas į aukštos temperatūros baką;
Q L - šilumos kiekis, gaunamas iš žemos temperatūros rezervuaro.

Reversinių šaldytuvų arba šilumos siurblių, tokių kaip Carnot šaldytuvai arba Carnot šilumos siurbliai, efektyvumas gali būti išreikštas absoliučia temperatūra:

čia T H = absoliuti temperatūra aukštos temperatūros rezervuare;
T L = absoliuti temperatūra žemos temperatūros bake.

η R (arba η HP) yra didžiausias šaldytuvo (arba šilumos siurblio) efektyvumas, kurį jie gali pasiekti dirbant tarp aukštos temperatūros bako esant T H ir žemos temperatūros bako esant T L. Visų negrįžtamų šaldytuvų ar šilumos siurblių, veikiančių tarp tų pačių dviejų bakų, efektyvumas yra mažesnis.

Buitinis šaldytuvas

Pagrindinė namų šaldytuvo idėja yra paprasta: jis naudoja aušalo išgaravimą, kad sugertų šilumą iš šaldytuvo vėsioje erdvėje. Bet kuriame šaldytuve yra keturios pagrindinės dalys:

• Kompresorius.
• Vamzdinis radiatorius už šaldytuvo.
• Plėtimosi vožtuvas.
• Šilumos mainų vamzdeliai šaldytuvo viduje.

Atvirkštinis Carnot ciklas, kai šaldytuvas veikia, atliekamas tokia tvarka:

• Adiabatinis suspaudimas. Kompresorius suspaudžia šaltnešio garus, padidindamas jų temperatūrą ir slėgį.
• Izoterminis suspaudimas. Aukštos temperatūros šaltnešio garai, suspausti kompresoriaus, išsklaido šilumą į aplinką (aukštos temperatūros rezervuarą), tekėdami per radiatorių už šaldytuvo ribų. Šaltnešio garai kondensuojami (suspaudžiami) į skystą fazę.
• Adiabatinis išsiplėtimas. Skystas šaltnešis teka per plėtimosi vožtuvą, kad sumažintų jo slėgį.
• Izoterminis plėtimasis. Šaltas skystas šaltnešis išgaruoja, kai jis praeina pro šaldytuvo viduje esančius šilumos mainų vamzdelius. Garavimo procese jo vidinė energija didėja, o šį augimą užtikrina šilumos ištraukimas iš vidinės šaldytuvo erdvės (žemos temperatūros bako), dėl ko jis vėsta. Tada dujos patenka į kompresorių vėl suspausti. Kartojamas atvirkštinis Carnot ciklas.

Singuliarumas. Komentarai (1)

Teorija ir praktika yra svetainė apie šiuolaikines žinias. Naudoti T&P medžiagą leidžiama tik gavus išankstinį autorių teisių turėtojų sutikimą. Visos teisės į paveikslėlius ir tekstus priklauso jų autoriams. Svetainėje gali būti turinio, kuris nėra skirtas jaunesniems nei 16 metų asmenims.

• apie projektą
• svetainės žemėlapį
• Kontaktai
• Užduoti klausimą

• Paslaugų teikimo sąlygos
• Konfidencialumas
• Specialūs projektai
• Facebook
• Susisiekus su
• Twitter
• Telegrama

Prisiregistruokite prie T&P

Mes atsiųsime jums svarbiausią T&P medžiagą ir rinkinius. Trumpas ir be šiukšlių.

Spustelėdami mygtuką sutinkate su asmens duomenų tvarkymu ir sutinkate su privatumo politika.

• Entropija (iš senovės graikų. Ἐντροπία „posūkis“, „transformacija“) – gamtos ir tiksliuosiuose moksluose plačiai vartojamas terminas. Pirmą kartą jis buvo pristatytas termodinamikos rėmuose kaip termodinaminės sistemos būsenos funkcija, kuri lemia negrįžtamo energijos išsklaidymo matą. Statistinėje fizikoje entropija apibūdina makroskopinės būsenos atsiradimo tikimybę. Be fizikos, šis terminas plačiai vartojamas matematikoje: informacijos teorijoje ir matematinė statistika.

  Entropija gali būti aiškinama kaip tam tikros sistemos neapibrėžtumo (sutrikimo) matas, pavyzdžiui, tam tikra patirtis (testas), kurios rezultatai gali būti skirtingi, taigi ir informacijos kiekis. Taigi kitas entropijos aiškinimas yra sistemos informacinis pajėgumas. Su šiuo aiškinimu siejamas faktas, kad informacijos teorijos entropijos sampratos kūrėjas (Claude'as Shannonas) pirmiausia norėjo šį kiekį pavadinti informacija.

  Informacinės entropijos sąvoka vartojama tiek informacijos teorijoje, tiek matematinėje statistikoje, tiek statistinėje fizikoje (Gibbso entropija ir jos supaprastinta versija – Boltzmanno entropija). Informacinės entropijos matematinė reikšmė yra galimų sistemos būsenų skaičiaus logaritmas (logaritmo bazė gali būti skirtinga, jis nustato entropijos matavimo vienetą). Ši būsenų skaičiaus funkcija nepriklausomoms sistemoms suteikia entropijos adityvumo savybę. Be to, jei būsenos skiriasi prieinamumo laipsniu (tai yra, jos nėra vienodai tikėtinos), sistemos būsenų skaičius turėtų būti suprantamas kaip efektyvus jų skaičius, kuris nustatomas taip. Tegul sistemos būsenos yra lygiavertės ir turi tikimybę

  (\ displaystyle p)

  Tada valstybių skaičius

  (\ ekrano stilius N = 1 / p)

  (\ displaystyle \ log N = \ log (1 / p))

  Esant skirtingoms būsenų tikimybėms

  (\ displaystyle p_ (i))

  Apsvarstykite svertinį vidurkį

  (\ displaystyle \ log (\ overline (N)) = \ suma _ (i = 1) ^ (N) p_ (i) \ log (1 / p_ (i)))

  (\ displaystyle (\ overline (N)))

  Efektyvus būsenų skaičius. Šis aiškinimas tiesiogiai reiškia Šenono informacijos entropijos išraišką

  (\ displaystyle H = \ log (\ overline (N)) = - \ suma _ (i = 1) ^ (N) p_ (i) \ log p_ (i))

  Panašus aiškinimas galioja ir Renyi entropijai, kuri yra vienas iš informacijos entropijos sampratos apibendrinimų, tačiau tokiu atveju efektyvusis sistemos būsenų skaičius apibrėžiamas skirtingai (galima parodyti, kad efektyvusis būsenų skaičius atitinka Renyi entropiją, apibrėžiamą kaip galios vidurkį, pasvertą su parametru

  (\ displaystyle q \ leq 1)

  Kasdieniame lygmenyje entropija yra sutrikimo arba neapibrėžtumo matas.

  Fizikoje entropija yra tarp tokių pagrindinių sąvokų kaip energija ar temperatūra. Entropiją galima apibrėžti kaip vieną iš pagrindinių termodinaminių funkcijų (Klausius pirmasis tai padarė).

  Viena iš pagrindinių pagrindinių pasaulio, kuriame gyvename, savybių vadinama antruoju termodinamikos dėsniu. Yra trys iš pažiūros nepanašios, bet logiškai lygiavertės antrojo termodinamikos dėsnio formuluotės. Thomson-Planck formuluotėje sakoma: neįmanoma sukurti periodiškai veikiančios mašinos, kurios vienintelis rezultatas būtų pakelti krovinį aušinant šilumos rezervuarą. Yra Clausiaus formuluotė: šiluma negali spontaniškai pereiti iš mažiau įkaitinto kūno į labiau šildomą kūną. Trečiojoje šio pagrindinio dėsnio formuluotėje „pagrindinis veikėjas“ yra entropija: adiabatiškai izoliuotoje sistemoje entropija negali mažėti; arba didėja, arba išlieka pastovus.

  Būtent iš šios formuluotės aiškiausiai matyti esminis fizikinių procesų negrįžtamumas, taip pat neišvengiamas bet kokios uždaros sistemos degradavimas (visos skirtingos energijos formos galiausiai virsta šilumine energija, po kurios jokie procesai tampa įmanomi). Apibendrindamas šį principą visai visatai, Clausius suformulavo visatos šiluminės mirties hipotezę.

  Šis procesų negrįžtamumas, kuris yra antrojo principo pasekmė, akivaizdžiai prieštaravo mechaninio judėjimo grįžtamam pobūdžiui. Apmąstydamas šį paradoksą, Boltzmannas gavo absoliučiai nuostabią entropijos formulę, atskleidžiančią visiškai naują turinį. Naudodamas statistinius metodus, Boltzmannas parodė, kad entropija yra tiesiogiai proporcinga termodinaminės tikimybės logaritmui. Ši formulė iškalta mokslininko antkapiniame paminkle Vienos centrinėse kapinėse. Šis Boltzmanno atradimas yra dar reikšmingesnis, nes tikimybės samprata pirmą kartą įsiskverbė į pačius fizikos pagrindus (likus keliems dešimtmečiams iki naujo pasaulio paveikslo sukūrimo kvantine mechanika).

  Taigi, pasak Boltzmanno, antrasis termodinamikos dėsnis galėtų skambėti taip: gamta linkusi pereiti iš mažiau tikėtinų būsenų į labiau tikėtinas.

  Iš entropijos ir tikimybės ryšio, pasak Boltzmanno, galima pereiti prie entropijos apibrėžimo informacijos teorijoje, kurią padarė Šenonas. Entropija informacijos teorijoje veikia kaip neapibrėžtumo matas. Informacijos samprata tam tikra prasme yra priešinga entropijos sampratai. Tiksliau, informacija apibrėžiama kaip skirtumas tarp besąlyginių ir sąlyginių entropijų, tačiau to neįmanoma paaiškinti be formulių.

  Tiek fizikai, tiek lyrikai vartoja „entropijos“ sąvoką. Išvertus iš senovės graikų kalbos į rusų kalbą, žodis „entropija“ siejamas su posūkiu, transformacija.

  Tiksliųjų mokslų (matematikos ir fizikos) atstovai įvedė šį terminą į mokslinę vartoseną ir išplėtė informatiką bei chemiją. R. Clausius ir L. Boltzmann, E. Jaynes ir K. Shannon, K. Jung ir M. Planck apibrėžė ir tyrė minėtą reiškinį.

  Šiame straipsnyje apibendrinami ir susisteminti pagrindiniai entropijos apibrėžimo požiūriai įvairiose mokslo srityse.

  Entropija tiksliuosiuose ir gamtos moksluose

  Pradedant nuo tiksliųjų mokslų atstovo R. Klausio, terminas „entropija“ reiškia matą:

  • negrįžtamas energijos išsklaidymas termodinamikoje;
  • kai kurių makroskopinių procesų tikimybė statistinėje fizikoje;
  • bet kurios matematikos sistemos neapibrėžtumai;
  • sistemos informacinis pajėgumas informatikoje.

  Šis matas išreiškiamas formulėmis ir grafikais.

  

  Entropija kaip humanitarinė sąvoka

  K. Jungas įvedė pažįstamą sąvoką į psichoanalizę, tyrinėdamas asmenybės dinamiką. Psichologijos, o vėliau ir sociologijos srities tyrinėtojai išskiria ir apibrėžia asmens entropiją arba socialinę entropiją kaip laipsnį:

  • asmenybės būsenos neapibrėžtumas psichologijoje;
  • psichinė energija, kurios negalima panaudoti investuojant į psichoanalizės tyrimo objektą;
  • socialiniams pokyčiams neprieinamas energijos kiekis, socialinė pažanga sociologijoje;
  • asmenybės entropijos dinamika.

  Entropijos sąvoka pasirodė paklausi, patogi teorijose, tiek gamtos mokslų, tiek humanitarinėse srityse. Apskritai entropija yra glaudžiai susijusi su matu, neapibrėžtumo laipsniu, chaosu, netvarka bet kurioje sistemoje.