Энтропия - бұл реттілік өлшемі, хаос өлшемі

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 3 бет
Таңдаулыға:

2.0.2 Энтропия түсінігі

Энтропия - бұл реттілік өлшемі, хаос өлшемі. Оның шамасы жүйенің реттелген, құрылған күйден алыс екенін, және толығымен хаостық, құрылымсыз, біртекті түрге жақын екенін көрсетеді. Бірақ, дәл сол дәрежеде энтропия сонымен қатар жүйенің құрылымды ұйымдастық өлшемі болады, Өйткені рет пен хаос - бұл қарама - қарсы және өзара толықтыратын түсініктер. Энтропия хаос немесе рет өлшемі ретінде әртүрлі табиғат жүйесінде байқалды: термодинамикадағы Клаузиус энтропиясы, статистикалық физикадағы Больцман энтропиясы, информация теориясындағы Шеннон энтропиясы, динамикалық жүйедегі Колмогоров энтропиясы, кванттық механикадағы фон Нейман энтропиясы. Энтропия жүйенің табиғатына тәуелсіз хаостық энтропия өлшемі ретінде универсалды болып табылады. Ашық жүйелер физикасының дамуымен әртүрлі макроскопиялық функциялар ішінде тек қана энтропия оны макроскопиялық жүйелердегі процестерді статистикалық бейнелеу өлшемі ретінде пайдалануға мүмкіндік беретін қасиеттердің жиынтығына ие болады.
1865ж. Рудольф Юлиус Эммануэль Клаузиусв жаңа термодинамикалық шама туралы түсінік енгізген ( еж. - грек. ἐντροPIία -- бұрылыс, айналу). Бұл шама жылу энергиясын механикалыққа айналдыру, және керісінше айналдыру өлшемі болып табылады. Карно циклінде Q1T1=Q2T2. Яғни QT қатынасы сақталады. Клаузиус dS=dQT дифференциалын енгізген, онда энтропия өсімшесі Т абсолют температурасына жататын dQ жылу энергиясының өзгерісі ретінде анықталады, және интеграл

S1(V1,T1) - S2(V2,T2)= ∫dQT=Q1T1 - Q2T2 =0, (1.10)

яғни (V,T) айнымалылар кеңістігінде интегралдау жолына тәуелді емес. Осылайша, S Клаузиус интегралы - жүйенің күй функциясы болып табылады. Клаузиус энтропиясының өлшем бірлігі -- ДжК. Өлшемсіз энтропияға оны Больцман тұрақтысына бөліп өтуге болады:

S=(1k)∫dQT, k=1.38⋅10-23ДжК. (1.11)

Энтропия өзгерісі ең қарапайым термодинамикалық жүйелердің өзінде өте жоғары болады. Клаузиус энергия түрленулері туралы идеяны барлық процестерге таратып, әлемнің шарасыз жылулық өлімі туралы қорытындыға келеді.
XIX және XX ғасырладың басындағы ұлы физик Людвиг Больцман энтропияның кинетикалық мағынасын түсіндірді. Ол термодинамикалық жүйенің теңықтималды микрокүйлерінің P санының логарифмі Клаузиустың термодинамикалық энтропиясының барлық қасиеттеріне ие болатынын көрсетті. Ал егер оны k = 1.38⋅10-23 ДжК тұрақтысына көбейтсе, онда мұндай функция Клаузиустың өлшемді энтропиясының физикалық мағынасында толығымен барабар болады

S = k log P. (1.12)

Л. Больцман, 1877 жылы энтропияның статистикалы-физикалық анықтамасын бере отырып, энтропия жүйенің жеткіліксіз информациясын сипаттайтынын айтады. Яғни, энтропия біздің жүйе туралы біліміміздің өлшемі. Осылайша, Больцман бірінші болып энтропияның информациялық мағынасын байқады.
Больцманның меншікті энтропиясы (бір бөлшекке келетін) мынаған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.