Vi ved, at entropien er nul for reversible processer og altid positiv for irreversible processer. Kan der eksistere et system, der kan have negativ entropi?
Kommentarer
- Jeg tror, du taler om entropi ændring i en proces, korrekt?
- Hvorfor entropi af hele systemet er nul eller større end nul, men ikke negativt?
- Hvad definerer du som ” hele systemet? ”
- Betyder vores interesse for objekt
- ligesom universets entropi altid øges, men hvorfor?
Svar
Entropien $ S $ i et system er relateret til antallet af mulige mikrostater $ \ Omega $, som et system kan anvende på følgende måde:
$$ S = k_B \ log \ Omega $$
Bemærk, at $ \ Omega $ altid skal være et heltal, og det skal altid være mindst 1; derfor er $ S $ altid større end eller lig med nul.
I tilfælde af nul-entropi er objektet en perfekt krystal ved nul temperatur, som kun har en mulig mikrostat. (Således er ovenstående definition muliggjort af den tredje lov om termodynamik.) Enhver anden situation har mere end en mulig mikrostat, så entropien skal være større end nul.
Kommentarer
- Kan vi korrelere entropien med tilfældighed
- Under forudsætning af en ensartet sandsynlighedsfordeling af systemet i en hvilken som helst mikrostat, så ja, den omtrentlige ” tilfældighed ” for et system er relateret til dets samlede antal mikrostater og dermed til entropien.
- Vi ved, hvad der skete med absolut nul, men hvad der vil ske under 0K
- Det afhænger af din definition af temperatur. Hvis du relaterer det til gennemsnitlig kinetisk energi, er det umuligt, da kinetisk energi altid er positiv. Hvis du definerer temperaturen som 1 / (mængden af entropi, der tilføjes systemet, når en given mængde energi tilføjes), er negative temperaturer mulige i systemer, der bliver mere ordnede (dvs. har færre mikrostater), når der tilføjes energi. De fleste praktiske eksempler på sådanne systemer er dog generelt ret varme, så denne opfattelse af temperatur er noget ikke-intuitiv.
- Hvis der findes en øvre grænse for mængden af energi, en partikel kan have, tilføjes energi til et system pas et bestemt punkt tjener til at pakke flere og flere partikler i (for bosoner) den højeste energitilstand eller (i tilfælde af fermioner) den højeste tilgængelige energitilstand. En flok af skelnes degenererede partikler (i tilfælde af bosoner; i tilfælde af fermioner, en flok af skelnes ikke partikler, der i det væsentlige er låst i en energitilstand) er meget mindre tilfældig end en flok partikler, som har mange mulige energitilstande. Således har højere energitilstande mindre entropi.
Svar
Jeg tror, hvad du mener er, at entropien ændrer sig ikke for reversible processer, men øges for irreversible processer. I denne forstand ville dit spørgsmål være, om entropien i et system kan falde. Ja, absolut! Entropien kan falde for et system, der ikke er lukket. For eksempel Jorden modtager solenergibaljen Solen og spredes ind i rummet som varme. Entropien i hele (lukket) system (Sol, Jord og rum) stiger altid. Imidlertid kan entropien alene på jorden faktisk falde. Entropi kaldes ofte til som et mål for kaos, så ville orden være det modsatte af entropi. I denne forstand repræsenterer biologisk liv og evolution et meget organiseret stof og derfor en lav entropi. En sådan reduktion af entropien som fremkomsten af liv og dets udvikling på jorden var mulig nøjagtigt fordi Jorden alene ikke er et lukket system, men en kanal til et enormt niveau entropi stigning af solenergi spredes som varme. Uden denne konstante entropi ville det være umuligt at øge livet på Jorden. Det er netop entropi-stigningen i hele systemet, der tillod entropien i systemets del at falde og dermed producere liv, evolution og i sidste ende intelligens.
Kommentarer
- Selv i et lukket system kan entropien falde. Fjern f.eks. Bare varme fra et legeme.
- @Chester Miller: Kan du give et link eller en henvisning til ideen om, at entropien i et lukket system kan falde?
- Nå , hver termodynamik-tekstbog har ligningen $ dS = dq_ {rev} / T $. Hvad ville du konkludere, hvis jeg fortalte dig, at $ dq_ {rev} $ er negativ for en bestemt proces (såsom isoterm kompression af en ideel gas eller afkøling af et fast stof)?
- @Chester Miller: Dine eksempler er ikke lukkede systemer, og de besvarer ikke mit spørgsmål. Jeg beder ikke om idéer eller konklusioner. Jeg spørger, om du kan angive en reference, der specifikt siger, at ” entropien i et lukket system kan falde “.Grunden til, at jeg spørger, er, at et sådant system ville være i strid med loven om entropi, der øges i et lukket system, og jeg har ikke ‘ ikke hørt om nogen overtrædelse af denne lov. Så hvis du har nogen faktisk reference (bortset fra dine egne fradrag), ville jeg ‘ være interesseret i at lære.
- Jeg tror, vi har et terminologispørgsmål her. Når en fysiker taler om et lukket system, hvad han mener er et, hvor der ikke er nogen udveksling af masse, varme eller arbejde med omgivelserne; dette er hvad vi ingeniører kalder et isoleret system. I teknik (og de fleste termobøger) er et lukket system et system, hvor der ikke er nogen udveksling af masse med omgivelserne; udveksling af varme og arbejde er tilladt. Se følgende link: google.com/…
Svar
Ja. Vend hastigheden på alle partiklerne i universet, og entropi vil kun gå ned.
https://youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=39m14s
Kommentarer
- Kan du beskrive det mere tydeligt?
- [link] ( youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=36m42s )
- @safesphere Hvorfor havde fortiden så lavere entropi så nu? Foreslår du, at fortiden ikke eksisterer ‘ t engang?
- @safesphere Hvis det isolerede system fulgte deterministiske love, så vendes hastighederne på alle partiklerne i det systemet ville faktisk få entropien til kun at gå ned. Men igen vil det kræve, at det isolerede system er helt deterministisk.