Az entrópia és szerepe az épület egy modern kép a világ - elvonatkoztat ingyenes az Ön számára
1. Mi az entrópia
2 termodinamikai entrópia
3 entrópia univerzumban
4 entrópia és információ
6. Az entrópia és az élet. biológiai rendelés
bibliográfia
1. Mi az entrópia
Között minden fizikai mennyiségek léptek tudomány a XIX. Az entrópia egy különleges hely, mert a rendkívüli sorsát. A kezdetektől fogva, az entrópia székhelye az elmélet a hő motorok. Nagyon hamar, azonban ez az elmélet kiderült, hogy ő közel van, és ez behatolt más területeken a fizika, különösen az elmélet sugárzás. A bővítés a entrópia nem korlátozódik erre. Ezzel szemben például a más termodinamikai mennyiségek entrópia meglehetősen gyorsan átlépte a határokat a fizika. Betört a szomszédos területeken: kozmológia, biológia, és végül az elmélet az információ [6].
A koncepció az entrópia egy több értékes, lehetetlen, hogy adjon neki csak egy pontos meghatározás. A leggyakoribb a következő:
Entrópia - intézkedés a bizonytalanság, az intézkedés a káosz.
Attól függően, hogy a területen a tudás, bocsátanak ki sokféle entrópia termodinamikai entrópia, információ (Shannon entrópia), a kulturális, a Gibbs entrópia entrópia Clausius és még sokan mások.
Boltzmann entrópia olyan intézkedés rendellenesség, véletlenszerűséget, homogenitásának molekuláris rendszerek.
A fizikai jelentése entrópia világossá válik, ha figyelembe vesszük a lényegét mikroállapotok. Boltzmann volt az első, aki létrehozta a kapcsolatot az állam az entrópia valószínűsége. A készítmény a Max Planck nyilatkozatot kifejező ez a kapcsolat, és az úgynevezett Boltzmann Elvileg ez egy egyszerű képlet
Boltzmann maga soha nem írt ebben a képletben. Planck tette. Azt is tartozik beadását Boltzmann állandó kB. A „Boltzmann elv” által bevezetett Einstein. A termodinamikai valószínűségi állapot W vagy statisztikai súlya ebben az állapotban - számos módon (a számát mikroszkopikus), hogy lehet használni, hogy végre ezt a macrostate [6]. Clausius entrópia arányos a megkötött energiát, mivel a rendszerben, amely nem alakítható munkát. Shannon entrópia számszerűsíti a pontosság a kisugárzott jel, és kiszámították az információ mennyiségét.
Nézzük a termodinamikai entrópia, Shannon entrópia (információ), a kommunikáció és a biológiai entrópia rendelés.
2. termodinamikai entrópia
Entrópia fizikai mennyiséget először be termodinamika R. Clausius 1865-ben. Definiálta a entrópia változása a rendszer egy reverzibilis termodinamikai folyamat arány változik a teljes hőmennyiséget δQ hogy a nagysága az abszolút hőmérséklet T:
Az entrópia termodinamikai - mérni visszafordíthatatlan energia eloszlatását, ez függvénye a termodinamikai rendszer állapotát. [8]
A létezése entrópia által okozott termodinamika második törvénye. Mivel minden valós rendszer, ami megy a műveletsort, és visszatér az eredeti állapotába, rendszerint csak növekszik az entrópia a környezetnek, amelyben a rendszer a kapcsolatot. Ez azt is jelenti, hogy nem számít, melyik szakaszában a ciklus mennyiségének változása entrópia a rendszer és a külső környezet nem lehet negatív. Így a termodinamika második törvénye szövege a következő:
Az összeg a változás entrópia a rendszer és a külső környezet nem csökkenhet.
Ennek megfelelően, az univerzum mint egész nem tud visszatérni az eredeti állapotába.
Rudolfom Klauziusom az első és a második termodinamikai törvények arra az alábbiakban foglalhatók össze:
Az energia az univerzum állandó.
Az entrópia az univerzum általában maximum.
Mivel a visszafordíthatatlan folyamatokat entrópia izolált rendszer továbbra is emelkedik, amíg amíg el nem éri a maximális értéket. Megvalósult ebben az állapotban az egyensúlyi állapotot. [7, pp 130] Ebből készítményt a második azt jelenti, hogy a végén a evolúciós folyamat univerzum kell jönnie egy termodinamikai egyensúlyban (állapotában termikus halál), amely megfelel a teljes zavar a rendszer. Ötlet hőhalál a világegyetem, ami szövegéből következik a második törvény által javasolt Clausius - egy példa a helytelen átadása a termodinamika olyan területen, ahol ez nem működik. termodinamikai törvényeket alkalmazni, amint az ismert, csak a termodinamikai rendszer, mint például a világegyetem nem [6].
3. Az entrópia az univerzum
Mint már említettük, a termodinamika nem lehet alkalmazni a világegyetem egészére, hiszen ez nem egy termodinamikai rendszer, de az univerzumban lehet azonosítani alrendszert, amely vonatkozik termodinamikai leírása. Ezek az alrendszerek közé tartozik például az összes kompakt objektumok (csillagok, bolygók, és mások.) Or háttérsugárzás (hősugárzás hőmérséklet 2,73 K). Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás származott a Big Bang, ami megalakult a világegyetem, és volt a hőmérséklet mintegy 4000 K. A mi korunkban, ami után 10-20000000000 évvel az ősrobbanás után, az elsődleges (emlék) sugárzás, éltek ezekben az években a táguló világegyetem , hűtjük, az említett hőmérséklet. A számítások azt mutatják, hogy a teljes entrópia az összes megfigyelt kompakt objektumok képest elhanyagolható az entrópia a CMB. Ennek az az oka, elsősorban, hogy a szám primordiális fotonok nagyon nagy: minden egyes atom az univerzumban körülbelül 109 fotonok [6]. Entrópia venni összetevője a világegyetem vezet a másik következtetést. A jelenlegi becslések szerint, a teljes entrópia az univerzum, amely megfigyelhető, több, mint 1030-szer kisebb, mint az entrópia az anyag azonos a világegyetem része kondenzálódik egy fekete lyuk. Ez azt mutatja, hogy milyen messze az univerzum minket körülvevő része a legtöbb rendezetlen állapot.
4 entrópia és információ
Már említettük Rudolf Clausius is birtokol egy másik megfogalmazása termodinamika második törvénye: „Nem lehet végrehajtani az egyetlen eredménye az lenne a hőátadás a hidegebb melegebb test.”
A gondolatkísérlet által javasolt James Clerk Maxwell 1867-ben, tegyük fel, egy olyan hajó, gáz át nem eresztő membrán két részre oszlik: a bal és a jobb oldalon. A septum lyuk eszköz (ún Maxwell démon), amely lehetővé teszi a gyors menet (meleg) gázmolekulák csak a bal oldalról a jobb a hajó, és a lassú (hideg) molekulák - csak a jobb oldali részén a hajó balra. Ezután, egy hosszú ideig, forró molekulák lesz a jobb oldali tartályban, és a hideg - a bal oldali [4].
I (x, y) = log (p (x / y) / p (x)),
ahol p (x) - x valószínűsége esemény-esemény y (feltétel nélküli valószínűség); p (x / y) - x valószínűsége eseményfellépési feltéve y (feltételes valószínűség).
Az események x és y Általánosan ismert inger és válasz bemeneti és kimeneti, a szó két különböző jellemző változók a rendszer állapotát, az esetre, ha az üzenetet. Az érték I (x) az úgynevezett privát szereplő információk esetén x.
Vegyük ezt a példát: azt mondták, (y), hogy a királyné áll egy sakktábla egy x = a4. Ha az üzenetet a valószínűsége marad a királynő minden helyzetben azonos volt, és egyenlő a p (x) = 1/64, a kapott információ egyenlő
I (x) = log (1 / (1/64)) = log (64) = 6 bit. [3, 12. o]
Az információs Elfogadom a információs egysége hiteles üzenetet az esemény, a korábbi valószínűség egyenlő 1/2. Ez az egység az úgynevezett „bitek” (az angol bináris számjegy). [1]
Most tegyük fel, hogy a kapott üzenet nem elég pontos, például azt mondták, hogy a királynő érdemes-e az A3 helyzetbe, vagy a4 helyzetben. Ezután a feltételes valószínűsége, tartózkodó x = a4 már nem egy, és p (x / y) = ½. A kapott információ egyenlő lesz
I (x, y) = log ((1/2) / (1/64)) = 5 bitek,
hogy csökken 1 bites képest az előző esetben. Így a kölcsönös tájékoztatás, a több, annál nagyobb a pontossága az üzenetet, és a határ megközelíti a saját adatait. Entrópia lehet meghatározni, mint olyan intézkedés bizonytalanság vagy az intézkedés a különböző lehetséges állapot a rendszer. Ha a rendszer lehet az egyik államok m equiprobable, az entrópia H
Például, a számos különböző lehetséges helyzetben egy üres queen sakktábla egyenlő m = 64. Ennélfogva, az entrópia a lehetséges állapotok egyenlő
H = log64 = 8 bit.
Ha része a sakktábla által elfoglalt számokat, és nem áll rendelkezésre a királyné a sokszínű lehetséges állapotok és entrópia csökkenése.
Azt lehet mondani, hogy az entrópia olyan intézkedés szabadságot a rendszer: a több szabadságot a rendszer, annál inkább korlátozta, annál nagyobb, mint általában, és az entrópia a rendszer [3 S.13-15]. Így nulla megfelel a teljes információt entrópia (fokú tudatlanság nulla) és a maximális entrópia - egyáltalán nem ismerik mikroállamok (legnagyobb fokú tudatlanság) [6].
Az a jelenség, csökkenés entrópia miatt információkat tükrözi megfogalmazott alapelvek 1953-ban az amerikai fizikus Leon Brillouin, aki tanulmányozta a egymásba energiát. A megfogalmazás a következő elv: „Az információ negatívan hatott az entrópia.” Az elv az úgynevezett negantrópiát elvét adatok [5]. A koncepció a negatív entrópia (ugyanaz, mint a negatív entrópia vagy sinropiya) is vonatkozik az élő rendszerek, az azt jelenti, hogy egy élő enropiyu rendszer exportáló hogy csökkentsék a saját entrópia.
6. Az entrópia és az élet. biológiai rendelés
A kérdés az összefüggésben az élet a termodinamika második törvénye - az a kérdés, hogy az élet egy sziget ellenállást a második legjobb. Sőt, az élet fejlődésének a Földön származik az egyszerűtől a bonyolult, és a termodinamika második törvénye jósol a visszautazás az evolúció - a komplex és egyszerű. Ez az ellentmondás magyarázata keretében a termodinamika irreverzibilis folyamatok. Egy élő organizmus, mint egy nyitott termodinamikai rendszer kevesebbet fogyaszt, mint az entrópia bocsát ki a környezetbe. Az érték a entrópia élelmiszerekben kisebb, mint az izolált termékben. Más szóval, az élő szervezetben létezik annak a ténynek köszönhető, hogy megvan az a képessége, hogy dobja entrópia benne keletkező miatt visszafordíthatatlan folyamatokat, hogy a környezetre [6].
Így a legtisztább példa a rendelési biológiai szervezet az emberi test. Feszültségcsökkentő entrópia amikor hívott biológiai szervezet könnyen kompenzálható triviális fizikai és kémiai folyamatok, különösen, például bepárlással 170 g víz [1].
bibliográfia
Kapcsolódó hírek: