Může mít systém negativní entropii?

Entropie $ S $ systému souvisí s počtem možných mikrostavů $ \ Omega $, které může systém přijmout následujícím způsobem:

$$ S = k_B \ log \ Omega $$

Všimněte si, že $ \ Omega $ musí být vždy celé číslo a musí být vždy alespoň 1; tedy $ S $ je vždy větší nebo rovno nule.

V případě nulové entropie je objekt dokonalým krystalem při nulové teplotě, který má pouze jeden možný mikrostav. (Tedy výše uvedená definice je umožněna třetím zákonem termodynamiky.) Každá jiná situace má více než jeden možný mikrostav, takže entropie musí být větší než nula.

Komentáře

• Můžeme entropii korelovat s náhodností
• Za předpokladu rovnoměrného rozdělení pravděpodobnosti systému v kterémkoli mikrostátu, pak ano, přibližný " náhodnost " systému souvisí s jeho celkovým počtem mikrostavů, a tedy s entropií.
• Víme, co se stalo při absolutní nule, ale co se stane pod 0K
• Záleží na vaší definici teploty. Pokud to souvisí s průměrnou kinetickou energií částic, pak je to nemožné, protože kinetická energie je vždy pozitivní. Pokud definujete teplotu jako 1 / (množství entropie přidané do systému, když se přidá dané množství energie), pak jsou možné negativní teploty v systémech, které se po přidání energie stanou řádnějšími (tj. Mají méně mikrostavů). Nejpraktičtější příklady takových systémů jsou obecně docela horké, takže tento pojem teploty je poněkud neintuitivní.
• Pokud existuje horní hranice množství energie, kterou může mít částice, přidáním energie k systém procházející určitým bodem slouží k zabalení více a více částic do (pro bosony) stavu nejvyšší energie nebo (v případě fermionů) do stavu nejvyšší dostupné energie. Banda nerozeznatelných zdegenerovaných částic (v případě bosonů; v případě fermionů skupina nerozeznatelných částic, které jsou v zásadě uzamčeny v jednom energetickém stavu) je mnohem méně náhodné než skupina částic, které mají mnoho možných energetických stavů. Stavy s vyšší energií tedy mají menší entropii.

Myslím, že tím myslíte, že entropie nezmění se pro reverzibilní procesy, ale zvýší se pro nevratné procesy. V tomto smyslu by byla vaše otázka, zda se entropie systému může snížit. Ano, absolutně! Entropie se může snížit pro systém, který není uzavřený. Například Země přijímá sluneční energii na Slunce a rozptyluje se do prostoru jako teplo. Entropie celého (uzavřeného) systému (Slunce, Země a vesmír) se vždy zvyšuje. Entropie na Zemi samotná se však může skutečně snížit. Entropie se často označuje jako míra chaosu, takže řád by byl opakem entropie. V tomto smyslu biologický život a evoluce představují vysoce organizovanou hmotu a tedy nízkou entropii. Takové snížení entropie jako vznik života a jeho evoluce na Zemi bylo možné přesně proto, že Země sama není uzavřeným systémem, ale potrubím tremendowů entropie zvýšení solární energie rozptylující se jako teplo. Bez této konstantní entropie by byl život na Zemi nemožný. Je to přesně nárůst entropie v celém systému, který umožnil snížení entropie v části systému, čímž se vytvořil život, evoluce a nakonec inteligence.

Komentáře

• I v uzavřeném systému může entropie klesat. Stačí například odstranit teplo z těla.
• @Chester Miller: Mohl byste prosím uvést odkaz nebo odkaz na myšlenku, že entropie uzavřeného systému může klesat?
• No , každá učebnice termodynamiky má rovnici $ dS = dq_ {rev} / T $. K čemu byste dospěli, kdybych vám řekl, že $ dq_ {rev} $ je negativní pro konkrétní proces (jako je izotermická komprese ideálního plynu nebo chlazení pevné látky)?
• @Chester Miller: Vaše příklady jsou neuzavřené systémy a neodpovídají na mou otázku. Nežádám o nápady ani závěry. Ptám se, jestli můžete uvést odkaz, který konkrétně uvádí, že " entropie uzavřeného systému může snížit ".Důvod, proč se ptám, je, že takový systém by porušoval zákon entropie rostoucí v uzavřeném systému a já jsem o žádném porušení tohoto zákona neslyšel '. Pokud tedy máte nějaký skutečný odkaz (kromě svých vlastních dedukcí), měl bych ' zájem se ho naučit.
• Myslím, že zde máme problém s terminologií. Když fyzik hovoří o uzavřeném systému, myslí tím systém, ve kterém nedochází k výměně hmoty, tepla nebo práce s okolím; to je to, co my inženýři nazýváme izolovaným systémem. Ve strojírenství (a ve většině knih o teplotách) je uzavřený systém takový, ve kterém nedochází k výměně hmoty s okolím; výměna tepla a práce jsou povoleny. Podívejte se na následující odkaz: google.com/…

Ano. Obrátit rychlost všech částic ve vesmíru a entropie bude jen klesat.

https://youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=39m14s

Komentáře

• Můžete to popsat jasněji?
• [link] ( youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=36m42s )
• @safesphere Proč tedy minulost měla teď nižší entropii? Naznačujete, že minulost ' vůbec neexistuje?
• @safesphere Pokud by izolovaný systém následoval deterministické zákony, obrátil by rychlosti všech částic v tom systém by skutečně způsobil, že entropie klesne. To by ale znovu vyžadovalo, aby izolovaný systém byl naprosto deterministický.