Entropija

Izvor: Wikipedija

Entropija (S) je u termodinamici funkcija stanja sustava, koju je uveo 1965 Rudolf Clausius, a definirana je izrazom:


dS = \frac {dQ}{T}

Ovdje je dQ toplina razmijenjena u reverzibilnom procesu kojim sustav prelazi iz jednog stanja u drugo, a T apsolutna temperatura.

Pojam entropija se također koristi u informatici gdje opisuje količinu informacije.

Bez obzira na temperaturu i količinu topline, u povratnim (reverzibilnim) procesima u termodinamici, ukupna entropija svih djelova sustava ostaje nepromijenjena (uključujući tu i spremnik topline sa kojim sustav koji promatrao izmjenjuje toplinu). U nepovratnim (ireverzibilnim) procesima entropija uvijek raste.

Stvarni procesi u prirodi su uvijek irverzibilni, tj. kod njih entropija uvijek raste. Entropija je specifična u odnosu na ostale fizikalne veličine po tome što možemo reći da entropija određuje smjer (ili strijelu) vremena u makroskopskom svijetu. Stvarni smjer vremena (uobičajeni smjer, vrijeme ide prema "naprijed") je onaj u kojem se entropija makroskopskih sistema povećava ili ostaje ista.

Osobita je važnost pojma entropije u formulaciji i razumijevanju drugog zakona termodinamike.

Osim termodinamičke definicije entropije, u okviru statističke mehanike, Ludwig Boltzmann uveo je entropiju kao logaritam od ukupnog broja mikroskopskih stanja koja vode do istog makroskopskog stanja nekog sustava:

 S = - k \sum_i p_i \log p_i,\,

Ovdje je pi vjerojatnost da odabrano mikroskopsko stanje i tvori određeno makroskopsko ravnotežno stanje.

Ako su u jednom ravnotežnom makroskopskom stanju sva mikroskopska stanja jednako vjerojatna, vrijedi:

S = k_B \ln \Omega \!

Ovdje je kB Boltzmannova konstanta, dok je \Omega\! jednak broju svih mogućih mikroskopskih stanja koja su u skladu (tj. mogu tvoriti) jedno određeno makroskopsko stanje sustava.

Ponekad se u popularnoj literaturi entropija naziva "nered u sustavu", "mjera nereda" i slično, što je neprecizna formulacija, koju treba izbjegavati. Prirodni zakoni nemaju ljudski osjećaj za "red" ili "nered".