שורה 6: |
שורה 6: |
| (((S = - k*(sum (P_i*ln(P_i | | (((S = - k*(sum (P_i*ln(P_i |
| | | |
− | כאשר S הוא הסמל המקובל לאנטרופיה, הסכום רץ על פני כל המיקרו-מצבים שקיימים במאקרו-מצב, ו-P_i הוא ההסתברות של מיקרו-מצב i. קבוע הפרופרציה k תלוי ביחידות בהן בוחרים לייצג את S. כאשר בוחרים את יחידות SI הוא מייצג את קבוע בולצמן. אם היחידות הן ביטים, K הוא קבוע אחר. | + | כאשר S הוא הסמל המקובל לאנטרופיה, הסכום רץ על פני כל המיקרו-מצבים שקיימים במאקרו-מצב, ו-P_i הוא ההסתברות של מיקרו-מצב i. קבוע הפרופורציה k תלוי ביחידות בהן בוחרים לייצג את S. כאשר בוחרים את יחידות SI הוא מייצג את קבוע בולצמן. אם היחידות הן ביטים, K הוא קבוע אחר. |
| | | |
| בלשון חיי-היום-יום, מקובל היה לתאר את האנטרופיה היא דרך לביטוי אי-הסדר במערכת. קיימים הסברים טכניים לאנטרופיה במערכות פיזיקליות ומערכות מידע. כיום יש נטיה להסביר את האנטרופיה כדבר הקשור בפיזור ספונטני של [[אקסרגיה]]. | | בלשון חיי-היום-יום, מקובל היה לתאר את האנטרופיה היא דרך לביטוי אי-הסדר במערכת. קיימים הסברים טכניים לאנטרופיה במערכות פיזיקליות ומערכות מידע. כיום יש נטיה להסביר את האנטרופיה כדבר הקשור בפיזור ספונטני של [[אקסרגיה]]. |
שורה 59: |
שורה 59: |
| | | |
| ===הדגמה על ידי קרח נמס=== | | ===הדגמה על ידי קרח נמס=== |
− | הדגמה זו היא דוגמה קלאסית שבה האנטרופיה גדולה ב"יקום" קטן, מערכת תרמודינמית שמורכבת מ"סביבה" (חדר חם) ומערכת (כוס שבתוכה מים קרים וקרח). ביקום זה, כמות מסויימת של אנרגיה δQ תעבור ותתפזר מהסביבה של החדר החם יותר (ב-298 K או 25 °C) אל המערכת הקרה יותר של קרח ומים שנמצאת בטמפרטורה קבועה T ובדוגמה זו- 273 K או 0 °C (טמפרטורת ההפשרה של קרח). האנטרופיה של המערת תשתנה בכמות dS = δQ/T או δQ/273 K. (כמות החום δQ בתהליך זה היא כמות החום הדרושה למים לעבור ממצב מוצק לנוחז, והיא נקראת אנטלפיית ההתכה, כלומר ΔH להתכת קרח). האנטרופיה של הסביבה תשתנה בכמות dS = −δQ/298 K. כך שבדוגמה זו, האנטרופיה של המערכת עולה, בעוד שהאנטרופיה של הסביבה יורדת. | + | הדגמה זו היא דוגמה קלאסית שבה האנטרופיה גדולה ב"יקום" קטן, מערכת תרמודינמית שמורכבת מ"סביבה" (חדר חם) ומערכת (כוס שבתוכה מים קרים וקרח). ביקום זה, כמות מסויימת של אנרגיה δQ תעבור ותתפזר מהסביבה של החדר החם יותר (ב-298 K או 25 °C) אל המערכת הקרה יותר של קרח ומים שנמצאת בטמפרטורה קבועה T ובדוגמה זו- 273 K או 0 °C (טמפרטורת ההפשרה של קרח). האנטרופיה של המערכת תשתנה בכמות dS = δQ/T או δQ/273 K. (כמות החום δQ בתהליך זה היא כמות החום הדרושה למים לעבור ממצב מוצק לנוזל, והיא נקראת אנטלפיית ההתכה, כלומר ΔH להתכת קרח). האנטרופיה של הסביבה תשתנה בכמות dS = −δQ/298 K. כך שבדוגמה זו, האנטרופיה של המערכת עולה, בעוד שהאנטרופיה של הסביבה יורדת. |
| | | |
| חשוב להבחין כי הירידה באנטרופיה של הסביבה (החדר), קטנה יותר מאשר העליה באנטרופיה של המערכת (הכוס והמים) - 298> 273 ולכן כאשר מחלקים בהם הגודל המוחלט של הירידה באנטרופיה קטן מהגודל המוחלט של העליה באנטרופיה - כדי לדעת בכמה השתנתה האנטרופיה הכוללת ב"יקום" הזה נחבר את שני שינויי האנטרופיה (של המערכת ושל הסביבה) - נקבל שסך השינוי האנטרופי הוא חיובי - דבר שתמיד מתקיים עקב אירועים ספונטניים במערכת תרמודינמית מבודדת (בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה). | | חשוב להבחין כי הירידה באנטרופיה של הסביבה (החדר), קטנה יותר מאשר העליה באנטרופיה של המערכת (הכוס והמים) - 298> 273 ולכן כאשר מחלקים בהם הגודל המוחלט של הירידה באנטרופיה קטן מהגודל המוחלט של העליה באנטרופיה - כדי לדעת בכמה השתנתה האנטרופיה הכוללת ב"יקום" הזה נחבר את שני שינויי האנטרופיה (של המערכת ושל הסביבה) - נקבל שסך השינוי האנטרופי הוא חיובי - דבר שתמיד מתקיים עקב אירועים ספונטניים במערכת תרמודינמית מבודדת (בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה). |
שורה 66: |
שורה 66: |
| | | |
| ===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה=== | | ===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה=== |
− | האתר http://www.entropysite.com טוען כי מספר דוגמאות הנמצאות בשימוש רווח להסבר מושג האנטרופיה יסודן בטעות. בין הדוגמאות הללו: ערבוב של חפיסת קלפים, חדר ההולך ומתבלגן. בדוגמאות אלו לא חל שום שינוי באנטרופיה של העצמים המדוברים. זאת, מכיוון שלא ייתכן שינוי באנטרופיה של גופים פיזיקלים ברמת המקרו. מצבה הראשוני של חפיסת הקלפים אינו מצב מסודר יותר ממצבה לאחר ערבוב. המקום בו כן אירע שינוי באנטרופיה הוא מה שלא מתואר בדוגמאות הללו: היד המערבבת את הקלפים והרוח הנכנסת לחדר. בתוך שני סוכני שינוי אלו חלו שינויים באנטרופיה: שריפת אנרגיה כימית בשריר וניצול אנרגיה ליצירת הרוח. | + | האתר http://www.entropysite.com טוען כי מספר דוגמאות הנמצאות בשימוש רווח להסבר מושג האנטרופיה יסודן בטעות. בין הדוגמאות הללו: ערבוב של חפיסת קלפים, חדר ההולך ומתבלגן. בדוגמאות אלו לא חל שום שינוי באנטרופיה של העצמים המדוברים. זאת, מכיוון שלא ייתכן שינוי באנטרופיה של גופים פיזיקליים ברמת המקרו. מצבה הראשוני של חפיסת הקלפים אינו מצב מסודר יותר ממצבה לאחר ערבוב. המקום בו כן אירע שינוי באנטרופיה הוא מה שלא מתואר בדוגמאות הללו: היד המערבבת את הקלפים והרוח הנכנסת לחדר. בתוך שני סוכני שינוי אלו חלו שינויים באנטרופיה: שריפת אנרגיה כימית בשריר וניצול אנרגיה ליצירת הרוח. |
| | | |
| למעשה, שתי הדוגמאות הללו מתארות שימוש ב[[אקסרגיה]] ליצירת סדר חדש במערכת נתונה תוך ייצוא האנטרופיה למערכת גדולה יותר. | | למעשה, שתי הדוגמאות הללו מתארות שימוש ב[[אקסרגיה]] ליצירת סדר חדש במערכת נתונה תוך ייצוא האנטרופיה למערכת גדולה יותר. |
| | | |
− | ביקורת זו נכונה ברמה הכימית או מכניקה סטטיסטית, אבל לאו דווקא ברמה של מערכות מורכבות יותר או בתורת המידע. חפיסת קלפים "מסודרת" היא מצב ברור עבור בני האדם ונושאת בחובה מידע. אפשר להגדיר תכונות סטטיסטיות גם על "חדר מסודר" (שבו לאנשים שונים קל למצוא דברים יחסית ל"חדר מובלגן"). | + | ביקורת זו נכונה ברמה הכימית או מכניקה סטטיסטית, אבל לאו דווקא ברמה של מערכות מורכבות יותר או בתורת המידע. חפיסת קלפים "מסודרת" היא מצב ברור עבור בני האדם ונושאת בחובה מידע. אפשר להגדיר תכונות סטטיסטיות גם על "חדר מסודר" (שבו לאנשים שונים קל למצוא דברים יחסית ל"חדר מבולגן"). |
| | | |
| ==נושאים באנטרופיה== | | ==נושאים באנטרופיה== |
שורה 84: |
שורה 84: |
| * [[Ectropy]] - מדד של הנטייה של מערכת דינמית לבצע עבודה מועילה ולהפוך להיות יותר מסודרת. | | * [[Ectropy]] - מדד של הנטייה של מערכת דינמית לבצע עבודה מועילה ולהפוך להיות יותר מסודרת. |
| * [[Syntropy]] - נטייה לקראת סדר, קומבינציות סימטריות, ועיצובים שיש להם יותר יתרונות ודפוסים מסודרים. | | * [[Syntropy]] - נטייה לקראת סדר, קומבינציות סימטריות, ועיצובים שיש להם יותר יתרונות ודפוסים מסודרים. |
− | * [[Extropy]] - מונח מטאפורי המגדיר את המידה שבה מערכת חיה או מאורגנת היא בעלת אינטילגנציה, סדר פונקציונליות, חיונית, אקסרגיה, חיים, נסיון וקיבולת והנעה לעבור לכיוון של שיפור וגידול. | + | * [[Extropy]] - מונח מטאפורי המגדיר את המידה שבה מערכת חיה או מאורגנת היא בעלת אינטליגנציה, סדר פונקציונליות, חיונית, אקסרגיה, חיים, נסיון וקיבולת והנעה לעבור לכיוון של שיפור וגידול. |
| * [[Ecological Entropy]] מדד של מגון המינים במחקר של אקולוגיה ביולוגית. | | * [[Ecological Entropy]] מדד של מגון המינים במחקר של אקולוגיה ביולוגית. |
| | | |