एन्ट्रापी विक्षनरी। "एन्ट्रॉपी" शब्द का अर्थ. आंतरिक और बाह्य रूप से प्रतिवर्ती प्रक्रियाएँ

एन्ट्रॉपी एक ऐसा शब्द है जिसका उपयोग न केवल सटीक विज्ञान में, बल्कि मानविकी में भी किया जाता है। सामान्य तौर पर, यह किसी व्यवस्था की अराजकता, अव्यवस्था का माप है।

जैसा कि आप जानते हैं, मानवता ने हमेशा कम से कम संसाधनों का उपयोग करके, जितना संभव हो उतना काम मशीनों और तंत्रों के कंधों पर स्थानांतरित करने का प्रयास किया है। सतत गति मशीन का उल्लेख पहली बार 16वीं शताब्दी की अरबी पांडुलिपियों में खोजा गया था। तब से, संभावित सतत गति मशीन के लिए कई डिज़ाइन प्रस्तावित किए गए हैं। जल्द ही, कई असफल प्रयोगों के बाद, वैज्ञानिकों ने प्रकृति की कुछ विशेषताओं को समझा, जिसने बाद में थर्मोडायनामिक्स की नींव निर्धारित की।

एक सतत गति मशीन का चित्रण

थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम निम्नलिखित कहता है: कार्य करने के लिए, थर्मोडायनामिक सिस्टम को या तो सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा या अतिरिक्त स्रोतों से बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता होगी। यह कथन ऊर्जा के संरक्षण का थर्मोडायनामिक नियम है और पहली तरह की सतत गति मशीन के अस्तित्व पर रोक लगाता है - एक प्रणाली जो ऊर्जा खर्च किए बिना काम करती है। इनमें से एक इंजन का तंत्र शरीर की आंतरिक ऊर्जा पर आधारित था, जिसे कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह विस्तार के माध्यम से हो सकता है। लेकिन मानवता ऐसे निकायों या प्रणालियों को नहीं जानती है जो अंतहीन रूप से विस्तार कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि देर-सबेर उनकी आंतरिक ऊर्जा समाप्त हो जाएगी और इंजन बंद हो जाएगा।

कुछ समय बाद, दूसरी तरह की तथाकथित सतत गति मशीन सामने आई, जो ऊर्जा के संरक्षण के नियम का खंडन नहीं करती थी, और आसपास के निकायों द्वारा काम के लिए आवश्यक गर्मी के हस्तांतरण के तंत्र पर आधारित थी। उन्होंने एक उदाहरण के रूप में समुद्र को लिया, जिसे ठंडा करके, संभवतः, गर्मी की एक प्रभावशाली आपूर्ति प्राप्त करना संभव होगा। हालाँकि, 1865 में, जर्मन वैज्ञानिक, गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी आर. क्लॉसियस ने थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम को परिभाषित किया: "एक दोहराई जाने वाली प्रक्रिया मौजूद नहीं हो सकती है यदि परिणाम केवल कम गर्म शरीर से अधिक गर्म शरीर में गर्मी का स्थानांतरण है, और कुछ भी नहीं" अधिक।" बाद में, उन्होंने एन्ट्रॉपी की अवधारणा पेश की - एक निश्चित फ़ंक्शन, जिसका परिवर्तन तापमान में स्थानांतरित गर्मी की मात्रा के अनुपात के बराबर है।

जिसके बाद, गैर-घटती एन्ट्रापी का नियम थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का विकल्प बन गया: "एक बंद प्रणाली में, एन्ट्रापी कम नहीं होती है।"

सरल शब्दों में

चूँकि एन्ट्रापी मानव गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में होती है, इसलिए इसकी परिभाषा कुछ अस्पष्ट है। हालाँकि, सरलतम उदाहरणों से आप इस मूल्य के सार को समझ सकते हैं। एन्ट्रापी अव्यवस्था की डिग्री है, दूसरे शब्दों में, अनिश्चितता, अव्यवस्था। फिर सड़क पर बिखरे हुए कागज के टुकड़ों की प्रणाली, जो अभी भी समय-समय पर हवा से उछलती रहती है, में उच्च एन्ट्रापी होती है। और डेस्कटॉप पर स्टैक्ड कागजों की एक प्रणाली में न्यूनतम एन्ट्रापी होती है। कागज के स्क्रैप वाले सिस्टम में एन्ट्रापी को कम करने के लिए, आपको कागज के स्क्रैप को पूरी शीट में चिपकाने और उन्हें ढेर में मोड़ने में बहुत समय और ऊर्जा खर्च करनी होगी।

एक बंद प्रणाली के मामले में, सब कुछ उतना ही सरल है। उदाहरण के लिए, आपकी चीज़ें एक बंद कोठरी में हैं। यदि आप उन पर बाहर से कार्रवाई नहीं करते हैं, तो चीजें लंबे समय तक अपने एन्ट्रापी मूल्य को बनाए रखती प्रतीत होंगी। लेकिन देर-सवेर वे विघटित हो जायेंगे। उदाहरण के लिए, एक ऊनी मोजे को सड़ने में पांच साल तक का समय लगेगा, लेकिन चमड़े के जूते को लगभग चालीस साल लगेंगे। वर्णित मामले में, कोठरी एक पृथक प्रणाली है, और चीजों का अपघटन आदेशित संरचनाओं से अराजकता की ओर एक संक्रमण है।

संक्षेप में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि न्यूनतम एन्ट्रापी विभिन्न स्थूल वस्तुओं (जिन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है) में देखी जाती है जिनकी एक निश्चित संरचना होती है, और अधिकतम एन्ट्रापी निर्वात में देखी जाती है।

ब्रह्माण्ड की एन्ट्रापी

एन्ट्रापी जैसी अवधारणा के उद्भव के परिणामस्वरूप, कई अन्य कथन और भौतिक परिभाषाएँ सामने आईं, जिससे प्रकृति के नियमों का अधिक विस्तार से वर्णन करना संभव हो गया। उनमें से एक "प्रतिवर्ती/अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं" की अवधारणा है। पहले में वे प्रक्रियाएँ शामिल हैं जिनमें सिस्टम की एन्ट्रापी नहीं बढ़ती है और स्थिर रहती है। अपरिवर्तनीय वे प्रक्रियाएँ हैं जिनमें एक बंद प्रणाली में एन्ट्रापी बढ़ जाती है। प्रक्रिया से पहले एक बंद प्रणाली को राज्य में वापस करना असंभव है, क्योंकि इस मामले में, एन्ट्रापी कम होनी चाहिए।

क्लॉसियस के अनुसार, ब्रह्मांड का अस्तित्व एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है, जिसके अंत में तथाकथित "थर्मल डेथ" इसका इंतजार करती है, अन्यथा - थर्मोडायनामिक संतुलन जो बंद प्रणालियों के लिए मौजूद है। अर्थात्, एन्ट्रापी अपनी अधिकतम सीमा तक पहुँच जाएगी, और सभी प्रक्रियाएँ बस ख़त्म हो जाएँगी। लेकिन, जैसा कि जल्द ही पता चला, रुडोल्फ क्लॉसियस ने ब्रह्मांड में हर जगह मौजूद गुरुत्वाकर्षण बलों को ध्यान में नहीं रखा। उदाहरण के लिए, उनके लिए धन्यवाद, अधिकतम एन्ट्रापी पर कणों का वितरण एक समान होना आवश्यक नहीं है।

इसके अलावा, "ब्रह्मांड की तापीय मृत्यु" के सिद्धांत की अन्य कमियों में यह तथ्य शामिल है कि हम नहीं जानते कि क्या यह वास्तव में सीमित है, और क्या "बंद प्रणाली" की अवधारणा को इस पर लागू किया जा सकता है। यह भी विचार करने योग्य है कि अधिकतम एन्ट्रापी की स्थिति, पूर्ण निर्वात की तरह, एक आदर्श गैस के समान ही सैद्धांतिक अवधारणाएँ हैं। इसका मतलब यह है कि वास्तव में एन्ट्रापी विभिन्न यादृच्छिक विचलनों के कारण अपने अधिकतम मूल्य तक नहीं पहुंच पाएगी।

यह उल्लेखनीय है कि इसके आयतन में दृश्यमान एन्ट्रापी का मान बरकरार रखता है। इसका कारण कई लोगों को पहले से ही ज्ञात एक घटना है - ब्रह्मांड। यह दिलचस्प संयोग एक बार फिर मानवता को साबित करता है कि प्रकृति में कुछ भी यूं ही नहीं होता है। वैज्ञानिकों की गणना के अनुसार, एन्ट्रापी के परिमाण का क्रम मौजूदा फोटॉन की संख्या के बराबर है।

• "अराजकता" शब्द ब्रह्मांड की प्रारंभिक स्थिति को संदर्भित करता है। इस समय, यह केवल अंतरिक्ष और पदार्थ का एक निराकार समुच्चय था।
• कुछ वैज्ञानिकों के शोध के अनुसार एन्ट्रापी का सबसे बड़ा स्रोत सुपरमैसिव है। लेकिन दूसरों का मानना ​​है कि शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण बलों के कारण जो हर चीज को विशाल पिंड की ओर आकर्षित करते हैं, अराजकता का माप कम मात्रा में आसपास के स्थान में स्थानांतरित हो जाता है।
• यह दिलचस्प है कि मानव जीवन और विकास अराजकता से विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं। वैज्ञानिकों का तर्क है कि यह इस तथ्य के कारण संभव है कि अपने पूरे जीवन में एक व्यक्ति, अन्य जीवित जीवों की तरह, पर्यावरण में छोड़ने की तुलना में कम एन्ट्रापी लेता है।

एन्ट्रापी. यह शायद समझने में सबसे कठिन अवधारणाओं में से एक है जिसका सामना आप भौतिकी पाठ्यक्रम में कर सकते हैं, कम से कम जब शास्त्रीय भौतिकी की बात आती है। कुछ भौतिकी स्नातक यह बता सकते हैं कि यह क्या है। हालाँकि, एन्ट्रापी को समझने की अधिकांश समस्याओं को एक बात को समझकर हल किया जा सकता है। एन्ट्रॉपी अन्य थर्मोडायनामिक मात्राओं से गुणात्मक रूप से भिन्न है: जैसे दबाव, आयतन या आंतरिक ऊर्जा, क्योंकि यह सिस्टम का गुण नहीं है, बल्कि हम इस सिस्टम को कैसे मानते हैं, इसका गुण है। दुर्भाग्य से, थर्मोडायनामिक्स पाठ्यक्रमों में इसे आमतौर पर अन्य थर्मोडायनामिक कार्यों के साथ समान आधार पर माना जाता है, जो गलतफहमी को बढ़ाता है।

तो एन्ट्रापी क्या है?

संक्षेप में, तो

एन्ट्रॉपी यह है कि आप किसी सिस्टम के बारे में कितनी जानकारी नहीं जानते हैं

उदाहरण के लिए, यदि आप मुझसे पूछें कि मैं कहाँ रहता हूँ, और मैं उत्तर देता हूँ: रूस में, तो आपके लिए मेरी एन्ट्रॉपी अधिक होगी, आख़िरकार, रूस एक बड़ा देश है। यदि मैं आपको अपना ज़िप कोड: 603081 बताऊं, तो आपके लिए मेरी एन्ट्रॉपी कम हो जाएगी क्योंकि आपको अधिक जानकारी प्राप्त होगी।

एक ज़िप कोड में छह अंक होते हैं, जिसका अर्थ है कि मैंने आपको छह अक्षरों की जानकारी दी है। मेरे बारे में आपके ज्ञान की एन्ट्रापी लगभग 6 अक्षरों तक कम हो गई है। (वास्तव में, वास्तव में नहीं, क्योंकि कुछ अनुक्रमणिकाएँ अधिक पतों से मेल खाती हैं और कुछ कम पतों से, लेकिन हम इसे अनदेखा कर देंगे)।

या किसी अन्य उदाहरण पर विचार करें. मान लीजिए मेरे पास दस पासे (छह-भुजा वाले) हैं, और उन्हें फेंककर मैं आपको बताता हूं कि उनका योग 30 है। केवल इतना जानने के बाद, आप यह नहीं कह सकते कि प्रत्येक पासे पर कौन सी विशिष्ट संख्याएँ हैं - आपके पास जानकारी का अभाव है। सांख्यिकीय भौतिकी में, पासे पर इन विशिष्ट संख्याओं को माइक्रोस्टेट कहा जाता है, और कुल योग (हमारे मामले में 30) को मैक्रोस्टेट कहा जाता है। 2,930,455 माइक्रोस्टेट हैं जो 30 के योग के अनुरूप हैं। इसलिए इस मैक्रोस्टेट की एन्ट्रापी लगभग 6.5 वर्ण है (आधा इस तथ्य के कारण दिखाई देता है कि सातवें अंक में क्रम में माइक्रोस्टेट्स को क्रमांकित करते समय, सभी संख्याएँ आपके लिए उपलब्ध नहीं होती हैं, लेकिन केवल 0, 1 और 2)।

यदि मैं आपसे कहूँ कि योग 59 है तो क्या होगा? इस मैक्रोस्टेट के लिए केवल 10 संभावित माइक्रोस्टेट हैं, इसलिए इसकी एन्ट्रापी केवल एक प्रतीक है। जैसा कि आप देख सकते हैं, अलग-अलग मैक्रोस्टेट्स में अलग-अलग एन्ट्रॉपी होती हैं।

अब मैं आपको बताता हूं कि पहले पांच पासों का योग 13 है, और शेष पांच का योग 17 है, इसलिए कुल फिर से 30 है। हालांकि, इस मामले में आपके पास अधिक जानकारी है, इसलिए सिस्टम की एन्ट्रापी होनी चाहिए तुम्हारे प्यार में पड़ना। और, वास्तव में, पांच पासों पर 13 को 420 अलग-अलग तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, और 780 में 17, यानी, माइक्रोस्टेट्स की कुल संख्या केवल 420x780 = 327,600 होगी, ऐसी प्रणाली की एन्ट्रापी लगभग एक प्रतीक से कम है पहला उदाहरण.

हम माइक्रोस्टेट्स की संख्या लिखने के लिए आवश्यक प्रतीकों की संख्या के रूप में एन्ट्रापी को मापते हैं। गणितीय रूप से, इस मात्रा को लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है, इसलिए प्रतीक एस के साथ एन्ट्रापी और प्रतीक Ω के साथ माइक्रोस्टेट्स की संख्या को दर्शाते हुए, हम लिख सकते हैं:

यह एन्ट्रॉपी के लिए बोल्ट्ज़मैन फॉर्मूला (एक कारक k तक, जो माप की चुनी गई इकाइयों पर निर्भर करता है) से ज्यादा कुछ नहीं है। यदि एक मैक्रोस्टेट एक माइक्रोस्टेट से मेल खाता है, तो इस सूत्र के अनुसार इसकी एन्ट्रापी शून्य के बराबर है। यदि आपके पास दो प्रणालियाँ हैं, तो कुल एन्ट्रापी उन प्रणालियों में से प्रत्येक की एन्ट्रापी के योग के बराबर है, क्योंकि लॉग (एबी) = लॉग ए + लॉग बी।

उपरोक्त विवरण से यह स्पष्ट हो जाता है कि किसी को एन्ट्रापी को सिस्टम की आंतरिक संपत्ति के रूप में क्यों नहीं सोचना चाहिए। सिस्टम में एक निश्चित आंतरिक ऊर्जा, गति, आवेश होता है, लेकिन इसमें एक निश्चित एन्ट्रापी नहीं होती है: दस पासों की एन्ट्रापी इस बात पर निर्भर करती है कि क्या आप केवल उनका कुल योग जानते हैं, या पासों के क्विंटुपलेट्स का आंशिक योग भी जानते हैं।

दूसरे शब्दों में, एन्ट्रॉपी यह है कि हम किसी सिस्टम का वर्णन कैसे करते हैं। और यह इसे अन्य मात्राओं से बहुत अलग बनाता है जिनके साथ भौतिकी में काम करने की प्रथा है।

भौतिक उदाहरण: पिस्टन के नीचे गैस

भौतिकी में मानी जाने वाली शास्त्रीय प्रणाली एक पिस्टन के नीचे एक बर्तन में स्थित गैस है। किसी गैस की सूक्ष्म अवस्था उसके प्रत्येक अणु की स्थिति और संवेग (वेग) है। यह पहले चर्चा किए गए उदाहरण में प्रत्येक पासे का मूल्य जानने के बराबर है। गैस की मैक्रोस्टेट को दबाव, घनत्व, आयतन और रासायनिक संरचना जैसी मात्राओं द्वारा वर्णित किया जाता है। यह पासे पर फेंके गए अंकों के योग के समान है।

मैक्रोस्टेट का वर्णन करने वाली मात्राएँ तथाकथित "राज्य के समीकरण" के माध्यम से एक दूसरे से संबंधित हो सकती हैं। यह इस कनेक्शन की उपस्थिति है जो हमें माइक्रोस्टेट्स को जाने बिना, यह अनुमान लगाने की अनुमति देती है कि अगर हम इसे गर्म करना शुरू कर देंगे या पिस्टन को हिलाना शुरू कर देंगे तो हमारे सिस्टम का क्या होगा। एक आदर्श गैस के लिए, अवस्था के समीकरण का सरल रूप होता है:

हालाँकि आप संभवतः क्लैपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण pV = νRT से अधिक परिचित हैं - यह वही समीकरण है, बस आपको भ्रमित करने के लिए इसमें कुछ स्थिरांक जोड़ दिए गए हैं। जितने अधिक माइक्रोस्टेट किसी दिए गए मैक्रोस्टेट के अनुरूप होते हैं, यानी जितने अधिक कण हमारे सिस्टम का हिस्सा होते हैं, उतना ही बेहतर राज्य का समीकरण इसका वर्णन करता है। किसी गैस के लिए कणों की संख्या का अभिलक्षणिक मान अवोगाद्रो की संख्या के बराबर होता है, अर्थात् लगभग 1023 होता है।

दबाव, तापमान और घनत्व जैसे मूल्यों को औसत कहा जाता है, क्योंकि वे किसी दिए गए मैक्रोस्टेट (या, बल्कि, इसके करीब मैक्रोस्टेट) के अनुरूप लगातार बदलते माइक्रोस्टेट की औसत अभिव्यक्ति हैं। यह पता लगाने के लिए कि सिस्टम किस माइक्रोस्टेट में है, हमें बहुत सारी जानकारी की आवश्यकता है - हमें प्रत्येक कण की स्थिति और गति जानने की आवश्यकता है। इस जानकारी की मात्रा को एन्ट्रापी कहा जाता है।

मैक्रोस्टेट में परिवर्तन के साथ एन्ट्रापी कैसे बदलती है? इसे समझना आसान है. उदाहरण के लिए, यदि हम किसी गैस को थोड़ा गर्म करते हैं, तो उसके कणों की गति बढ़ जाएगी, इसलिए इस गति के बारे में हमारी अज्ञानता की डिग्री बढ़ जाएगी, यानी एन्ट्रापी बढ़ जाएगी। या, यदि हम पिस्टन को तेजी से पीछे खींचकर गैस का आयतन बढ़ाते हैं, तो कणों की स्थिति के बारे में हमारी अज्ञानता बढ़ जाएगी, और एन्ट्रापी भी बढ़ जाएगी।

ठोस और स्थितिज ऊर्जा

यदि हम गैस के बजाय किसी ठोस वस्तु पर विचार करें, विशेष रूप से एक क्रमबद्ध संरचना के साथ, जैसे क्रिस्टल में, उदाहरण के लिए, धातु का एक टुकड़ा, तो इसकी एन्ट्रापी छोटी होगी। क्यों? क्योंकि ऐसी संरचना में एक परमाणु की स्थिति जानने के बाद, आप अन्य सभी की स्थिति जानते हैं (वे सही क्रिस्टलीय संरचना में पंक्तिबद्ध होते हैं), लेकिन परमाणुओं की गति छोटी होती है, क्योंकि वे अपनी स्थिति से दूर नहीं उड़ सकते हैं और केवल संतुलन स्थिति के आसपास थोड़ा-सा दोलन करें।

यदि धातु का एक टुकड़ा गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में है (उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह से ऊपर उठाया गया है), तो धातु में प्रत्येक परमाणु की संभावित ऊर्जा अन्य परमाणुओं की संभावित ऊर्जा और उससे जुड़ी एन्ट्रापी के लगभग बराबर होती है। यह ऊर्जा कम है. यह स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा से अलग करता है, जो तापीय गति के लिए एक परमाणु से दूसरे परमाणु में काफी भिन्न हो सकती है।

यदि धातु का एक टुकड़ा, एक निश्चित ऊंचाई तक उठाया जाता है, तो उसकी संभावित ऊर्जा गतिज ऊर्जा में बदल जाएगी, लेकिन एन्ट्रापी व्यावहारिक रूप से नहीं बढ़ेगी, क्योंकि सभी परमाणु लगभग समान रूप से आगे बढ़ेंगे। लेकिन जब टुकड़ा जमीन से टकराता है, तो प्रभाव के दौरान धातु के परमाणुओं को गति की एक यादृच्छिक दिशा दी जाएगी, और एन्ट्रापी नाटकीय रूप से बढ़ जाएगी। निर्देशित गति की गतिज ऊर्जा तापीय गति की गतिज ऊर्जा में बदल जाएगी। प्रभाव से पहले, हम लगभग जानते थे कि प्रत्येक परमाणु कैसे घूम रहा है, लेकिन अब हमने यह जानकारी खो दी है।

ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम को समझना

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि एन्ट्रापी (एक बंद प्रणाली की) हमेशा बढ़ती है। अब हम समझ सकते हैं कि क्यों: क्योंकि माइक्रोस्टेट्स के बारे में अचानक अधिक जानकारी प्राप्त करना असंभव है। एक बार जब आप कुछ माइक्रोस्टेट जानकारी खो देते हैं (जैसे कि जब धातु का एक टुकड़ा जमीन से टकराता है), तो आप इसे वापस नहीं पा सकते हैं।

चलो पासे पर वापस चलते हैं। याद रखें कि 59 के योग वाले मैक्रोस्टेट में बहुत कम एन्ट्रापी होती है, लेकिन इसे प्राप्त करना इतना आसान नहीं है। यदि आप पासे को बार-बार फेंकते हैं, तो वे योग (मैक्रोस्टेट्स) जो बड़ी संख्या में माइक्रोस्टेट्स के अनुरूप होते हैं, दिखाई देंगे, यानी, उच्च एन्ट्रापी वाले मैक्रोस्टेट्स का एहसास होगा। योग 35 में उच्चतम एन्ट्रापी है, और यह वह योग है जो दूसरों की तुलना में अधिक बार दिखाई देगा। ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम बिल्कुल यही कहता है। किसी भी यादृच्छिक (अनियंत्रित) इंटरैक्शन से एन्ट्रापी में वृद्धि होती है, कम से कम जब तक यह अपने अधिकतम तक नहीं पहुंच जाती।

गैसों का मिश्रण

और जो कहा गया है उसे पुष्ट करने के लिए एक और उदाहरण। आइए हमारे पास एक कंटेनर है जिसमें कंटेनर के बीच में स्थित एक विभाजन द्वारा अलग की गई दो गैसें हैं। आइए एक गैस के अणुओं को नीला और दूसरे को लाल कहें।

यदि आप विभाजन को खोलते हैं, तो गैसें मिश्रण करना शुरू कर देंगी, क्योंकि जिन माइक्रोस्टेट्स में गैसें मिश्रित होती हैं, उनकी संख्या उन माइक्रोस्टेट्स की तुलना में बहुत अधिक होती है, जिनमें वे अलग होते हैं, और सभी माइक्रोस्टेट्स स्वाभाविक रूप से समान रूप से संभावित होते हैं। जब हमने विभाजन खोला, तो प्रत्येक अणु के लिए हमने यह जानकारी खो दी कि वह अब विभाजन के किस तरफ स्थित है। यदि एन अणु थे, तो जानकारी के एन बिट्स खो गए थे (बिट्स और प्रतीक, इस संदर्भ में, वास्तव में, एक ही चीज़ हैं, और केवल एक निश्चित स्थिर कारक से भिन्न होते हैं)।

मैक्सवेल के दानव से निपटना

और अंत में, आइए मैक्सवेल के दानव के प्रसिद्ध विरोधाभास के हमारे प्रतिमान के ढांचे के भीतर समाधान पर विचार करें। मैं आपको याद दिला दूं कि यह इस प्रकार है। मान लीजिए हमारे पास नीले और लाल अणुओं की मिश्रित गैसें हैं। आइए विभाजन को वापस रखें, इसमें एक छोटा सा छेद करें, जिसमें हम एक काल्पनिक दानव डालेंगे। उसका कार्य केवल लाल वाले को बाएं से दाएं और केवल नीले वाले को दाएं से बाएं ओर भेजना है। जाहिर है, कुछ समय बाद गैसें फिर से अलग हो जाएंगी: सभी नीले अणु विभाजन के बाईं ओर होंगे, और सभी लाल अणु दाईं ओर होंगे।

यह पता चला है कि हमारे दानव ने सिस्टम की एन्ट्रापी को कम कर दिया है। दानव को कुछ नहीं हुआ, यानी उसकी एन्ट्रापी नहीं बदली और हमारा सिस्टम बंद हो गया। यह पता चला है कि हमें एक उदाहरण मिला है जब थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम संतुष्ट नहीं है! यह कैसे संभव हुआ?

हालाँकि, इस विरोधाभास का समाधान बहुत सरल है। आख़िरकार, एन्ट्रापी किसी प्रणाली की नहीं, बल्कि इस प्रणाली के बारे में हमारे ज्ञान की संपत्ति है। आप और मैं सिस्टम के बारे में बहुत कम जानते हैं, यही कारण है कि हमें ऐसा लगता है कि इसकी एन्ट्रापी कम हो रही है। लेकिन हमारा दानव प्रणाली के बारे में बहुत कुछ जानता है - अणुओं को अलग करने के लिए, उसे उनमें से प्रत्येक की स्थिति और गति का पता होना चाहिए (कम से कम जब वह उसके पास आ रहा हो)। यदि वह अणुओं के बारे में सब कुछ जानता है, तो उसके दृष्टिकोण से, सिस्टम की एन्ट्रापी, वास्तव में, शून्य के बराबर है - उसके पास बस इसके बारे में लापता जानकारी नहीं है। इस मामले में, सिस्टम की एन्ट्रापी शून्य के बराबर थी और शून्य के बराबर ही रही, और थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का कहीं भी उल्लंघन नहीं किया गया।

लेकिन भले ही दानव को सिस्टम के माइक्रोस्टेट के बारे में सारी जानकारी नहीं पता हो, फिर भी उसे कम से कम यह समझने के लिए कि उसके पास आने वाले अणु का रंग जानने की जरूरत है, उसे इसके माध्यम से जाने देना चाहिए या नहीं। और यदि अणुओं की कुल संख्या एन है, तो दानव के पास सिस्टम के बारे में जानकारी के एन बिट्स होने चाहिए - लेकिन जब हमने विभाजन खोला तो हमने कितनी जानकारी खो दी। अर्थात्, खोई गई जानकारी की मात्रा उस जानकारी की मात्रा के बिल्कुल बराबर है जिसे सिस्टम को उसकी मूल स्थिति में वापस लाने के लिए प्राप्त करने की आवश्यकता है - और यह काफी तार्किक लगता है, और फिर से थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का खंडन नहीं करता है .

यह पोस्ट उस उत्तर का निःशुल्क अनुवाद है जो मार्क इचेनलाब ने Quora वेबसाइट पर पूछे गए प्रश्न एन्ट्रापी को समझने का सहज तरीका क्या है?

एन्ट्रॉपी एक प्रणाली की जटिलता का माप है। विकार नहीं, बल्कि जटिलता और विकास। एन्ट्रापी जितनी अधिक होगी, इस विशेष प्रणाली, स्थिति, घटना के तर्क को समझना उतना ही कठिन होगा। यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि जितना अधिक समय बीतता है, ब्रह्मांड उतना ही कम व्यवस्थित होता जाता है। इसका कारण समग्र रूप से ब्रह्मांड और एन्ट्रापी के पर्यवेक्षकों के रूप में हम सभी के विकास की असमान दर है। हम, पर्यवेक्षकों के रूप में, ब्रह्मांड की तुलना में परिमाण के कई क्रम सरल हैं। इसलिए, यह हमें अत्यधिक अनावश्यक लगता है; हम इसे बनाने वाले अधिकांश कारण-और-प्रभाव संबंधों को समझने में सक्षम नहीं हैं। मनोवैज्ञानिक पहलू भी महत्वपूर्ण है - लोगों के लिए इस तथ्य का आदी होना कठिन है कि वे अद्वितीय नहीं हैं। समझें कि यह थीसिस कि लोग विकास का ताज हैं, पहले की धारणा से बहुत दूर नहीं है कि पृथ्वी ब्रह्मांड का केंद्र है। किसी व्यक्ति के लिए अपनी विशिष्टता पर विश्वास करना सुखद है और यह आश्चर्य की बात नहीं है कि हम उन संरचनाओं को अव्यवस्थित और अराजक के रूप में देखते हैं जो हमसे अधिक जटिल हैं।

ऊपर बहुत अच्छे उत्तर हैं जो आधुनिक वैज्ञानिक प्रतिमान के आधार पर एन्ट्रापी की व्याख्या करते हैं। उत्तरदाता इस घटना को समझाने के लिए सरल उदाहरणों का उपयोग करते हैं। कमरे में चारों ओर बिखरे हुए मोज़े, टूटे शीशे, शतरंज खेलते बंदर आदि। लेकिन अगर आप बारीकी से देखें, तो आप समझ जाएंगे कि यहां व्यवस्था वास्तव में मानवीय अवधारणा में व्यक्त की गई है। "बेहतर" शब्द ऐसे आधे उदाहरणों पर लागू होता है। फर्श पर बिखरे मोज़ों की तुलना में कोठरी में मोड़े हुए मोज़े बेहतर हैं। टूटे हुए काँच से पूरा काँच अच्छा होता है। ख़ूबसूरत लिखावट में लिखी हुई नोटबुक दाग़ वाली नोटबुक से बेहतर होती है। मानव तर्क में यह स्पष्ट नहीं है कि एन्ट्रापी के साथ क्या किया जाए। पाइप से निकलने वाला धुआं उपयोगितावादी नहीं है। छोटे-छोटे टुकड़ों में बंटी किताब बेकार होती है। मेट्रो में पॉलीफोनिक बकबक और शोर से कम से कम जानकारी निकालना मुश्किल है। इस अर्थ में, भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ रुडोल्फ क्लॉसियस द्वारा प्रस्तुत एन्ट्रापी की परिभाषा पर लौटना बहुत दिलचस्प होगा, जिन्होंने इस घटना को ऊर्जा के अपरिवर्तनीय अपव्यय के माप के रूप में देखा था। यह ऊर्जा किससे जाती है? इसका उपयोग करना किसे अधिक कठिन लगता है? हाँ आदमी को! गिरे हुए पानी को, हर बूंद को, फिर से एक गिलास में इकट्ठा करना बहुत मुश्किल (यदि असंभव नहीं) है। पुराने कपड़ों की मरम्मत के लिए आपको नई सामग्री (कपड़ा, धागा आदि) का उपयोग करना होगा। यह इस अर्थ को ध्यान में नहीं रखता है कि यह एन्ट्रॉपी लोगों के लिए नहीं हो सकती है। मैं एक उदाहरण दूंगा जब हमारे लिए ऊर्जा का अपव्यय किसी अन्य प्रणाली के लिए बिल्कुल विपरीत अर्थ रखेगा:

आप जानते हैं कि हर सेकंड हमारे ग्रह से भारी मात्रा में जानकारी अंतरिक्ष में उड़ती है। उदाहरण के लिए, रेडियो तरंगों के रूप में। हमारे लिए, यह जानकारी पूरी तरह से लुप्त हो गई लगती है। लेकिन अगर एक पर्याप्त रूप से विकसित विदेशी सभ्यता रेडियो तरंगों के रास्ते में दिखाई देती है, तो इसके प्रतिनिधि हमारे द्वारा खोई गई इस ऊर्जा का हिस्सा प्राप्त कर सकते हैं और समझ सकते हैं। हमारी आवाज़ें सुनें और समझें, हमारे टेलीविज़न और रेडियो कार्यक्रम देखें, हमारे इंटरनेट ट्रैफ़िक से जुड़ें)))। इस मामले में, हमारी एन्ट्रापी को अन्य बुद्धिमान प्राणियों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। और हमारे लिए जितना अधिक ऊर्जा अपव्यय होगा, वे उतनी ही अधिक ऊर्जा एकत्र कर सकते हैं।

भौतिकशास्त्री और गीतकार दोनों ही "एन्ट्रॉपी" की अवधारणा का उपयोग करते हैं। प्राचीन ग्रीक से रूसी में अनुवादित, शब्द "एन्ट्रॉपी" रोटेशन, परिवर्तन से जुड़ा है।

सटीक विज्ञान (गणित और भौतिकी) के प्रतिनिधियों ने इस शब्द को वैज्ञानिक उपयोग में लाया और इसे कंप्यूटर विज्ञान और रसायन विज्ञान तक बढ़ाया। आर. क्लॉसियस, और एल. बोल्ट्ज़मैन, ई. जेनेस और के. शैनन, के. जंग और एम. प्लैंक ने उपरोक्त घटना को परिभाषित और अध्ययन किया।

यह आलेख विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों में एन्ट्रापी निर्धारित करने के मुख्य दृष्टिकोणों का सारांश और व्यवस्थितकरण करता है।

सटीक और प्राकृतिक विज्ञान में एन्ट्रापी

सटीक विज्ञान के प्रतिनिधि आर क्लॉसिस से शुरू करते हुए, "एन्ट्रॉपी" शब्द माप को दर्शाता है:

• थर्मोडायनामिक्स में अपरिवर्तनीय ऊर्जा अपव्यय;
• सांख्यिकीय भौतिकी में किसी स्थूल प्रक्रिया के कार्यान्वयन की संभावना;
• गणित में किसी भी प्रणाली की अनिश्चितता;
• कंप्यूटर विज्ञान में एक प्रणाली की सूचना क्षमता।

यह माप सूत्रों एवं ग्राफ़ द्वारा व्यक्त किया जाता है।

एक मानवीय अवधारणा के रूप में एन्ट्रॉपी

के. जंग ने व्यक्तित्व की गतिशीलता का अध्ययन करते हुए मनोविश्लेषण में हमारे लिए परिचित एक अवधारणा पेश की। मनोविज्ञान और फिर समाजशास्त्र के क्षेत्र में शोधकर्ता व्यक्तित्व एन्ट्रॉपी या सामाजिक एन्ट्रॉपी को डिग्री के रूप में पहचानते और परिभाषित करते हैं:

• मनोविज्ञान में व्यक्तित्व की स्थिति की अनिश्चितता;
• मानसिक ऊर्जा जिसका उपयोग मनोविश्लेषण में अध्ययन की वस्तु में निवेश करते समय नहीं किया जा सकता है;
• सामाजिक परिवर्तन, समाजशास्त्र में सामाजिक प्रगति के लिए अनुपलब्ध ऊर्जा की मात्रा;
• व्यक्तित्व एन्ट्रापी की गतिशीलता.

एन्ट्रापी की अवधारणा प्राकृतिक विज्ञान और मानविकी दोनों सिद्धांतों में मांग में और सुविधाजनक साबित हुई। सामान्य तौर पर, एन्ट्रापी का किसी भी प्रणाली में माप, अनिश्चितता की डिग्री, अराजकता, अव्यवस्था से गहरा संबंध होता है।

एन्ट्रापी

एन्ट्रापी

(ग्रीक एन्ट्रोपिया से - बारी, )

किसी बंद प्रणाली या ब्रह्मांड के ऊर्जा परिसर की आंतरिक ऊर्जा का वह हिस्सा जिसका उपयोग नहीं किया जा सकता है, विशेष रूप से इसे यांत्रिक कार्य में परिवर्तित या परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। गणितीय गणनाओं का उपयोग करके सटीक एन्ट्रापी उत्पन्न की जाती है। एन्ट्रापी का प्रभाव थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं के उदाहरण में सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है। इस प्रकार, यह कभी भी पूरी तरह से यांत्रिक कार्य में परिवर्तित नहीं होता है, अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। उल्लेखनीय है कि प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के दौरान एन्ट्रापी का मान अपरिवर्तित रहता है, इसके विपरीत, यह लगातार बढ़ता है, और यह वृद्धि यांत्रिक ऊर्जा में कमी के कारण होती है। नतीजतन, प्रकृति में होने वाली सभी अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं यांत्रिक ऊर्जा में कमी के साथ होती हैं, जो अंततः सामान्य पक्षाघात, या, दूसरे शब्दों में, "गर्मी से मृत्यु" का कारण बनती हैं। लेकिन यह केवल ब्रह्मांड के अधिनायकवाद को एक बंद अनुभवजन्य वास्तविकता के रूप में मानने के मामले में मान्य है। मसीह. धर्मशास्त्रियों ने, एन्ट्रापी के आधार पर, दुनिया की परिमितता के बारे में बात की, इसे ईश्वर के अस्तित्व के रूप में इस्तेमाल किया।

दार्शनिक विश्वकोश शब्दकोश. 2010 .

एन्ट्रापी

(ग्रीक ἐντροπία - घूर्णन, परिवर्तन) - थर्मोडायनामिक अवस्थाएँ। प्रणाली, इस प्रणाली में सहज प्रक्रियाओं की दिशा को दर्शाती है और उनकी अपरिवर्तनीयता का माप है। ऊर्जा की अवधारणा 1865 में आर. क्लॉसियस द्वारा ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए पेश की गई थी; 1877 में एल. बोल्ट्ज़मैन ने उन्हें सांख्यिकीय डेटा दिया। व्याख्या। ई. की अवधारणा का उपयोग करते हुए, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम तैयार किया गया है: थर्मली इंसुलेटेड सिस्टम का ई. हमेशा केवल बढ़ता है, यानी। ऐसा, अपने आप पर छोड़ दिया जाए, तो तापीय संतुलन की ओर प्रवृत्त होता है, जिस पर ई. अधिकतम होता है। सांख्यिकीय में भौतिकी ई. सूक्ष्मदर्शी की अनिश्चितता को व्यक्त करता है। सिस्टम की स्थिति: माइक्रोस्कोप जितना बड़ा होगा. सिस्टम की स्थितियाँ किसी दिए गए मैक्रोस्कोपिक के अनुरूप होती हैं। राज्य, थर्मोडायनामिक जितना अधिक होगा। और ई. उत्तरार्द्ध. एक असंभावित संरचना वाली प्रणाली, जिसे उसके अपने उपकरणों पर छोड़ दिया जाता है, सबसे संभावित संरचना की ओर विकसित होती है, अर्थात। ई को बढ़ाने की दिशा में। हालाँकि, यह केवल बंद प्रणालियों पर लागू होता है, इसलिए ई. का उपयोग ब्रह्मांड की तापीय मृत्यु को उचित ठहराने के लिए नहीं किया जा सकता है। सूचना सिद्धांत में, ई. को सिस्टम में सूचना की कमी के रूप में माना जाता है। साइबरनेटिक्स में, ऊर्जा और नकारात्मक एन्ट्रॉपी (नकारात्मक एन्ट्रॉपी) की अवधारणाओं का उपयोग करके, एक प्रणाली के संगठन का माप व्यक्त किया जाता है। सांख्यिकीय के अधीन प्रणालियों के संबंध में निष्पक्ष होना हालाँकि, इस उपाय को जैविक, भाषाई और सामाजिक प्रणालियों में स्थानांतरित करते समय बहुत सावधानी की आवश्यकता होती है।

लिट.:शम्बादल पी., ई. की अवधारणा का विकास और अनुप्रयोग, [ट्रांस। पी.], एम., 1967; पियर्स जे., प्रतीक, संकेत, शोर, [ट्रांस। अंग्रेज़ी से], एम., 1967।

एल फैटकिन। मास्को.

दार्शनिक विश्वकोश. 5 खंडों में - एम.: सोवियत विश्वकोश. एफ. वी. कॉन्स्टेंटिनोव द्वारा संपादित. 1960-1970 .

समानार्थी शब्द:

देखें अन्य शब्दकोशों में "एंट्रॉपी" क्या है:

- (ग्रीक एन्ट्रोपिया, रोटेशन, ट्रांसफॉर्मेशन से), अपरिवर्तनीय ऊर्जा अपव्यय के माप को निर्धारित करने के लिए पहली बार थर्मोडायनामिक्स में एक अवधारणा पेश की गई। ई. का व्यापक रूप से विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है: सांख्यिकीय भौतिकी में किसी परियोजना के कार्यान्वयन की संभावना के माप के रूप में... ... भौतिक विश्वकोश

एन्ट्रॉपी, किसी भौतिक प्रणाली की संरचना की यादृच्छिकता या अव्यवस्था का सूचक। थर्मोडायनामिक्स में, एन्ट्रापी कार्य करने के लिए उपयुक्त तापीय ऊर्जा की मात्रा को व्यक्त करती है: जितनी कम ऊर्जा, उतनी अधिक एन्ट्रापी। ब्रह्मांड के पैमाने पर... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

किसी सूचना प्रणाली की आंतरिक अव्यवस्था का माप। सूचना संसाधनों के अव्यवस्थित वितरण के साथ एन्ट्रापी बढ़ती है और उनके क्रम के साथ घटती जाती है। अंग्रेजी में: एन्ट्रॉपी यह भी देखें: सूचना वित्तीय शब्दकोश फिनम... वित्तीय शब्दकोश

- [अंग्रेज़ी] रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का एन्ट्रापी शब्दकोश

एन्ट्रापी- एन्ट्रॉपी ♦ एन्ट्रॉपी एक पृथक (या इस तरह से ली गई) भौतिक प्रणाली की स्थिति की एक संपत्ति है, जो कि सहज परिवर्तन की मात्रा की विशेषता है जिसमें यह सक्षम है। किसी सिस्टम की एन्ट्रापी अपनी अधिकतम सीमा तक तब पहुँचती है जब वह पूरी तरह से... स्पोनविले का दार्शनिक शब्दकोश

- (ग्रीक एन्ट्रोपिया रोटेशन ट्रांसफॉर्मेशन से) (आमतौर पर एस को दर्शाया जाता है), एक थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति का एक कार्य, जिसमें संतुलन प्रक्रिया में डीएस का परिवर्तन सिस्टम को दी गई गर्मी डीक्यू की मात्रा के अनुपात के बराबर होता है या इसमें से हटा दिया गया ... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

विकार, कलह रूसी पर्यायवाची शब्दकोष। एन्ट्रापी संज्ञा, पर्यायवाची शब्दों की संख्या: 2 विकार (127) ... पर्यायवाची शब्दकोष

एन्ट्रापी- (ग्रीक एन इन, इनवर्ड और ट्रोप टर्न, ट्रांसफॉर्मेशन से), एक मात्रा जो बाध्य ऊर्जा (डी एस) के माप को दर्शाती है, जिसे इज़ोटेर्मल प्रक्रिया में कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। यह थर्मोडायनामिक संभाव्यता के लघुगणक द्वारा निर्धारित किया जाता है और... ... पारिस्थितिक शब्दकोश

एन्ट्रापी- और, एफ. एन्ट्रॉपी एफ., जर्मन एंट्रोपी जीआर. एन इन, इनसाइड + ट्रॉप टर्न, ट्रांसफॉर्मेशन। 1. एक भौतिक मात्रा जो किसी पिंड या पिंडों की प्रणाली की तापीय अवस्था और इन अवस्थाओं में संभावित परिवर्तनों को दर्शाती है। एन्ट्रॉपी गणना. बेस 1. ||… … रूसी भाषा के गैलिसिज्म का ऐतिहासिक शब्दकोश

एन्ट्रापी- एन्ट्रॉपी, थर्मोडायनामिक्स में पेश की गई एक अवधारणा है और जो, जैसा कि यह थी, एक प्रक्रिया की अपरिवर्तनीयता का एक उपाय है, ऊर्जा के एक ऐसे रूप में संक्रमण का एक उपाय है जहां से यह स्वचालित रूप से अन्य रूपों में परिवर्तित नहीं हो सकता है। किसी भी प्रणाली में होने वाली सभी बोधगम्य प्रक्रियाएं... ... महान चिकित्सा विश्वकोश

पुस्तकें

• सांख्यिकीय यांत्रिकी. एन्ट्रॉपी, ऑर्डर पैरामीटर्स, जटिलता सिद्धांत, जेम्स पी. सेठना। पाठ्यपुस्तक "सांख्यिकीय यांत्रिकी: एन्ट्रॉपी, ऑर्डर पैरामीटर्स और जटिलता" कॉर्नेल विश्वविद्यालय (यूएसए) के प्रोफेसर जेम्स सेठना द्वारा लिखी गई थी और पहली बार 2006 में अंग्रेजी में प्रकाशित हुई थी...