시스템이 음의 엔트로피를 가질 수 있습니까?

시스템의 엔트로피 $ S $는 시스템이 다음과 같은 방식으로 채택 할 수있는 가능한 마이크로 스테이트 $ \ Omega $의 수와 관련이 있습니다.

$$ S = k_B \ log \ Omega $$

$ \ Omega $는 항상 정수 여야하며 항상 1 이상이어야합니다. 따라서 $ S $는 항상 0보다 크거나 같습니다.

제로 엔트로피의 경우 물체는 가능한 미시 상태가 하나 인 0 온도에서 완벽한 결정입니다. (따라서 위의 정의는 열역학 제 3 법칙에 의해 가능해졌습니다.) 다른 모든 상황에는 가능한 미세 상태가 둘 이상 있으므로 엔트로피는 0보다 커야합니다.

댓글

• 엔트로피를 무작위로 통합 할 수 있습니까?
• 시스템의 균일 한 확률 분포가 하나의 미시 상태에 있다고 가정하면 대략적인 " 무작위성 " 시스템의 총 마이크로 상태 수 및 엔트로피와 관련이 있습니다.
• 우리는 절대 0에서 무슨 일이 일어 났는지 알고 있지만 0K 미만에서는 어떻게 될까요
• 온도 정의에 따라 다릅니다. 평균 입자 운동 에너지와 관련이 있다면 운동 에너지는 항상 양수이므로 불가능합니다. 온도를 1 / (주어진 양의 에너지가 추가 될 때 시스템에 추가되는 엔트로피의 양)로 정의하면 에너지가 추가 될 때 더 정돈 된 (즉, 더 적은 미시 상태를 갖는) 시스템에서 음의 온도가 가능합니다. 이러한 시스템의 대부분의 실제적인 예는 일반적으로 매우 뜨겁기 때문에 이러한 온도 개념은 다소 직관적이지 않습니다.
• 입자가 가질 수있는 에너지 양에 상한선이 있으면 에너지를 추가합니다. 시스템은 특정 지점에서 점점 더 많은 입자를 (보손의 경우) 가장 높은 에너지 상태 또는 (페르미온의 경우) 사용 가능한 가장 높은 에너지 상태로 압축하는 역할을합니다. 구별 할 수없는 퇴화 입자 다발 (보손의 경우, 페르미온의 경우 본질적으로 하나의 에너지 상태에 고정되어있는 구별 할 수없는 입자 다발)은 가능한 많은 에너지 상태를 가진 입자 다발보다 훨씬 덜 무작위 적입니다. 따라서 에너지가 높은 상태는 엔트로피가 적습니다.

내 생각에는 엔트로피가 가역적 프로세스에서는 변경되지 않지만 비가 역적 프로세스에서는 증가합니다. 이러한 의미에서 시스템의 엔트로피가 감소 할 수 있는지 여부가 질문이 될 것입니다. 예, 물론입니다! 폐쇄되지 않은 시스템의 경우 엔트로피가 감소 할 수 있습니다. 예를 들어 지구 태양 에너지를 받아 태양 에너지를 받아 열로 우주로 발산합니다. 전체 (폐쇄) 시스템 (태양, 지구, 우주)의 엔트로피는 항상 증가합니다. 그러나 지구에서만 엔트로피가 실제로 감소 할 수 있습니다. 엔트로피는 종종 참조됩니다. 혼돈의 척도로서 질서는 엔트로피의 반대입니다. 이런 의미에서 생물학적 생명과 진화는 고도로 조직화 된 물질을 나타내므로 낮은 엔트로피를 나타냅니다. 생명의 출현과 지구에서의 진화와 같은 엔트로피의 감소 지구 만이 폐쇄 된 시스템이 아니라 엄청난 수의 도관이기 때문에 가능했습니다. 열로 소산되는 태양 에너지의 엔트로피 증가. 이 지속적인 엔트로피가 없다면 지구상의 생명체를 증가시키는 것은 불가능할 것입니다. 전체 시스템의 엔트로피 증가로 인해 시스템 부분의 엔트로피가 감소하여 생명, 진화 및 궁극적으로 지능이 생성됩니다.

댓글

• 폐쇄 시스템에서도 엔트로피가 감소 할 수 있습니다. 예를 들어 몸에서 열을 제거하면됩니다.
• @Chester Miller : 닫힌 시스템의 엔트로피가 감소 할 수 있다는 아이디어에 대한 링크 나 참조를 제공해 주시겠습니까?
• 음 , 모든 열역학 교과서는 $ dS = dq_ {rev} / T $ 방정식을 가지고 있습니다. $ dq_ {rev} $가 특정 공정 (이상 기체의 등온 압축 또는 고체 냉각)에 대해 부정적이라고 말하면 어떻게 결론을 내리겠습니까?
• @Chester Miller : 귀하의 예는 다음과 같습니다. 폐쇄 시스템이 아니며 내 질문에 대답하지 않습니다. 나는 아이디어 나 결론을 요구하지 않습니다. " 폐쇄 시스템의 엔트로피가 감소 할 수 있음 " 구체적으로 언급 한 참조를 제공 할 수 있는지 묻습니다.제가 묻는 이유는 그러한 시스템이 폐쇄 시스템에서 증가하는 엔트로피의 법칙을 위반할 것이고 나는이 법의 위반에 대해 들어 본 적이 없기 때문입니다. ' 따라서 실제 참조 (자신의 공제 제외)가 있다면 ' 배우고 싶습니다.
• 여기에 용어 문제가있는 것 같습니다. 물리학자가 폐쇄 된 시스템에 대해 말할 때 그가 의미하는 것은 질량, 열의 교환 또는 주변과의 작업이없는 시스템입니다. 이것이 우리 엔지니어들이 격리 된 시스템이라고 부르는 것입니다. 엔지니어링 (및 대부분의 열 책)에서 폐쇄 시스템은 주변 환경과 질량 교환이없는 시스템입니다. 열 교환 및 작업이 허용됩니다. 다음 링크를 참조하십시오. google.com/ …

예. 우주에있는 모든 입자의 속도를 반대로하면 엔트로피가 내려갑니다.

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

댓글

• 더 명확하게 설명 할 수 있나요?
• [link] ( youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=36m42s )
• @safesphere 그렇다면 왜 과거의 엔트로피가 지금은 낮았 을까요? 과거가 '도 존재하지 않는다고 제안하고 있습니까?
• @safesphere 고립 된 시스템이 결정 론적 법칙을 따랐다면 그 안에있는 모든 입자의 속도를 반대로합니다. 시스템은 실제로 엔트로피가 내려가도록합니다. 그러나 다시 말하지만 격리 된 시스템이 완벽하게 결정적이어야합니다.