Știm că entropia este zero pentru procesele reversibile și întotdeauna pozitivă pentru procesele ireversibile. Poate exista un sistem care poate avea entropie negativă?
Comentarii
- Cred că vorbești despre entropie schimbare într-un proces, corect?
- De ce entropia întregului sistem este zero sau mai mare decât zero, dar nu este negativă?
- Ce definiți ca ” întregul sistem? ”
- Înseamnă obiectul nostru de interes
- cum ar fi entropia universului este mereu în creștere, dar de ce?
Răspuns
Entropia $ S $ a unui sistem este legată de numărul de posibile microstate $ \ Omega $ pe care un sistem le poate adopta în modul următor:
$$ S = k_B \ log \ Omega $$
Rețineți că $ \ Omega $ trebuie să fie întotdeauna un număr întreg și trebuie să fie întotdeauna cel puțin 1; prin urmare, $ S $ este întotdeauna mai mare sau egal cu zero.
În cazul entropiei zero, obiectul este un cristal perfect la temperatură zero, care are doar un microstat posibil. (Astfel, definiția de mai sus este posibilă prin a treia lege a termodinamicii.) Orice altă situație are mai multe microstate posibile, deci entropia trebuie să fie mai mare decât zero.
Comentarii
- Putem corela entropia cu aleatoriu
- Presupunând o distribuție uniformă a probabilității sistemului în orice microstat, atunci da, ” întâmplarea ” a unui sistem este legată de numărul său total de microstate și, prin urmare, de entropie.
- Știm ce s-a întâmplat la zero absolut, dar ce se va întâmpla sub 0K
- Depinde de definiția dvs. de temperatură. Dacă o raportați la energia cinetică medie a particulelor, atunci este imposibil, deoarece energia cinetică este întotdeauna pozitivă. Dacă definiți temperatura ca 1 / (cantitatea de entropie adăugată la sistem atunci când se adaugă o anumită cantitate de energie), atunci temperaturile negative sunt posibile în sistemele care devin mai ordonate (adică au mai puține microstate) când se adaugă energie. Majoritatea exemplelor practice ale unor astfel de sisteme sunt, în general, destul de fierbinți, de aceea această noțiune de temperatură este oarecum non-intuitivă.
- Dacă există o limită superioară a cantității de energie pe care o poate avea o particulă, atunci adăugarea de energie la un sistem pas un anumit punct servește la împachetarea din ce în ce mai multe particule în (pentru bosoni) cea mai înaltă stare de energie sau (în cazul fermionilor) cea mai înaltă stare de energie disponibilă. O grămadă de particule degenerate nedistinguibile (în cazul bosonilor; în cazul fermionilor, o grămadă de particule nedistinguibile care sunt în esență blocate într-o stare de energie) este mult mai puțin aleatorie decât o grămadă de particule care au multe stări de energie posibile. Astfel, stările cu energie superioară au mai puțină entropie.
Răspuns
Cred că ceea ce vrei să spui este că entropia nu se schimbă pentru procesele reversibile, dar crește pentru procesele ireversibile. În acest sens, întrebarea dvs. ar fi dacă entropia unui sistem poate scădea. Da, absolut! Entropia poate scădea pentru un sistem care nu este închis. De exemplu, Pământul primește energia solară în fața Soarelui și se disipează în spațiu ca căldură. Entropia întregului sistem (închis) (Soare, Pământ și spațiu) crește întotdeauna. Cu toate acestea, entropia numai pe Pământ poate într-adevăr să scadă. Entropia este adesea menționată ca o măsură a haosului, deci ordinea ar fi opusul entropiei. În acest sens viața biologică și evoluția reprezintă o materie foarte organizată și, prin urmare, o entropie scăzută. O astfel de reducere a entropiei ca apariția vieții și evoluția acesteia pe Pământ a fost posibil exact pentru că Pământul singur nu este un sistem închis, ci o conductă a unui terorist creșterea entropiei energiei solare disipându-se sub formă de căldură. Fără această entropie constantă, viața pe Pământ ar fi imposibilă. Exact creșterea entropiei din întregul sistem a permis ca entropia din partea sistemului să scadă, producând astfel viață, evoluție și, în cele din urmă, inteligență.
Comentarii
- Chiar și într-un sistem închis, entropia poate scădea. De exemplu, îndepărtați căldura dintr-un corp.
- @Chester Miller: ați putea furniza un link sau o referință la ideea că entropia unui sistem închis poate scădea?
- Ei bine , fiecare manual de termodinamică are ecuația $ dS = dq_ {rev} / T $. Ce ați concluziona dacă v-aș spune că $ dq_ {rev} $ este negativ pentru un anumit proces (cum ar fi compresia izotermă a unui gaz ideal sau răcirea unui solid)?
- @Chester Miller: Exemplele dvs. sunt nu sisteme închise și nu răspund la întrebarea mea. Nu cer idei sau concluzii. Vă întreb dacă puteți furniza o referință specificând că ” entropia unui sistem închis poate scădea „.Motivul pentru care îl întreb este că un astfel de sistem ar încălca legea entropiei crescând într-un sistem închis și nu am auzit ‘ de vreo încălcare a acestei legi. Deci, dacă aveți vreo referință reală (alta decât deducerile dvs.), aș fi ‘ interesat să învăț.
- Cred că avem o problemă de terminologie aici. Când un fizician vorbește despre un sistem închis, ceea ce înseamnă el este unul în care nu există schimb de masă, căldură sau lucru cu împrejurimile; aceasta este ceea ce noi inginerii numim un sistem izolat . În inginerie (și în majoritatea cărților termice), un sistem închis este unul în care nu există schimb de masă cu împrejurimile; schimbul de căldură și muncă sunt permise. Consultați următorul link: google.com/…
Răspuns
Da. Reverse viteza tuturor particulelor din univers și entropia va scădea doar.
https://youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=39m14s
Comentarii
- Îl puteți descrie mai clar?
- [link] ( youtu.be/yRvbEoHHx4M?t=36m42s )
- @safesphere Atunci de ce trecutul avea o entropie mai mică decât acum? Sugerați că trecutul nu există nici măcar ‘?
- @safesphere Dacă sistemul izolat a urmat legi deterministe, atunci inversarea vitezei tuturor particulelor din acea sistemul ar determina într-adevăr ca entropia să scadă doar. Dar, din nou, acest lucru ar necesita ca sistemul izolat să fie perfect determinist.