Ентропія - що це таке, визначення та поняття

Ентропія у фізиці - це величина, яка вимірює залежність між тепловою енергією та температурою, тобто скільки корисної енергії є в системі для виконання роботи.

Ентропія бере свій початок у дослідженнях термодинаміки, щоб пояснити, чому певні явища, що стосуються збереження енергії, не матеріалізуються насправді.

Щоб пояснити це просто, уявімо кімнату, яка розділена на дві частини, розділені стіною. Тепер припустимо, що одна з двох перегородок кімнати містить стислий газ. Отже, якщо стіна зруйнується, газ розповсюдиться по кімнаті.

Ентропія в термодинаміці

Тоді Рудольф Клаузіус підняв другий закон термодинаміки: "Неможливо, щоб автономна машина без допомоги зовнішнього агента передавала тепло від одного тіла до більш теплого".

Тобто, продовжуючи попередній приклад, ми бачимо, як газ розширюється по всій кімнаті, але ми не можемо бачити, як він мимовільно стискається лише в одну сторону.

Після підходу Клаузіуса Людвіг Больцманн у 1877 р. Знайшов спосіб математично висловити цю концепцію і розробив наступну формулу:

Ентропія в її сучасному визначенні

Ентропія, у більш сучасному визначенні, може розумітися як кількість еквівалентних мікродержав для одного і того ж макродержави системи. Тобто, скільки можливих способів можна розмістити елементи, щоб спостерігач міг макроскопічно виміряти одне і те ж.

По-іншому, ентропія вимірює ймовірність знаходження стану через безліч комбінацій, що дають однаковий результат.

Іншими словами, стан з високою ентропією - це стан з високою ймовірністю виникнення. Наприклад, для двох випадково кинутих кубиків сума 7 є вищим станом ентропії, ніж сума 12.

Але як ця система ймовірностей пов’язана із законом термодинаміки, який ми цитували на початку? Таким чином, те, що спостерігається, є станом найбільшої ентропії.

Повертаючись до прикладу газу, ймовірність того, що його частинки будуть прилипати до однієї сторони кімнати, настільки нескінченно мала, що спостерігач його ніколи не побачить.

Ентропія та економія

Поняття ентропії може використовуватися як синонім безладу, до якого прагне економічна система, коли не встановлені необхідні нормативні акти. Тобто, без втручання держави, економічна система, на думку деяких авторів, могла б мати хаос, приводячи до криз, подібних до тієї, яку ми спостерігали під час Великої рецесії.

Деякі аналітики кажуть, що завдяки цій тенденції до ентропії, в умовах криз, подібних до кризису 2008 року, Федеральна резервна система також потребувала експансивної монетарної політики. Якщо ні, то припускають, що економіка США зазнала б більшої шкоди.