Преглед на кода на Ентропия

{{повече източници}}
{{статистическа физика|отворена тема=4}}
[[Файл:SmallEntropy.svg|мини|Термодинамична система с ниска ентропия]]
[[Файл:HighEntropy.svg|мини|Термодинамична система с висока ентропия]]
'''Ентропия''' е физична величина, която представлява мярка за безпорядъка на [[термодинамична система|термодинамичните системи]]. Терминът „ентропия“ произхожда от гръцкия език: εν – вътре, τρέπω – пренасям.<ref>{{cite web | publisher = Институт за български език | year = 2023 | url = https://ibl.bas.bg/rbe/lang/bg/ентропия/ | title = ентропия | work = ibl.bas.bg | accessdate = 2023-01-30}}</ref>

Ентропията характеризира състоянието на термодинамичната система, т.е. зависи само от текущото състояние, а не от това как системата се е озовала в него.

Ентропията е правопропорционална на [[логаритъм]]а на броя на възможните микросъстояния (конфигурации на градивните частици), съответстващи на дадено макросъстояние на системата. Състоянието на [[термодинамично равновесие]] се характеризира с максимална [[вероятност]], максимален безпорядък и максимална ентропия.

== Различия с други величини ==
[[Вътрешна енергия|Вътрешната енергия]] на системата включва общото количество [[механична енергия]] на градивните частици, докато ентропията отчита качественото различие между насочено и хаотично [[движение]] на същите частици.

[[механична работа|Работата]] и количеството [[топлина]] характеризират процесите, които протичат в системата, а ентропията характеризира [[състояние]]то на системата.

Ентропията се различава и от [[температура]]та: например при [[изотермен процес|изотермно нагряване]] температурата остава постоянна, а ентропията на системата нараства.

[[Газ]]овете имат по-голяма ентропия от течностите и твърдите тела.

== Основна закономерност ==
Ако в изолирана макроскопична система протича термодинамичен процес, то ентропията на системата нараства и процесът е необратим. Всички процеси в природата се подчиняват на този закон (втори принцип на термодинамиката).

== История ==
Понятието „ентропия“ е въведено за първи път през [[1865]] г. от [[Рудолф Клаузиус]] ([[1822]]-[[1888]]), немски физик, считан за един от създателите на [[термодинамика]]та и кинетичната теория на газовете. Той предлага и една от формулировката на втория принцип на термодинамиката.

== Теория ==
=== Класическа термодинамика ===
Изменението на ентропията '''ΔS''' на термодинамична система при обратими процеси е отношението на изменението на общото количество [[топлина]] '''ΔQ''' към абсолютната температура '''Т'''.

:<math>\Delta S = \frac{\Delta Q}{T}</math>

Ентропията се измерва в '''J/K''', а специфичната ентропия – в '''J/(kg.K)'''.

Названието „ентропия“ е предложено от Клаузиус.

Тази формула е приложима само за изотермни процеси. Обобщението ѝ за произволен квазистатичен процес изглежда така:

:<math>dS = \frac{\delta Q}{T}</math>,

където '''dS''' е диференциалът на ентропията, а '''δQ''' е безкрайно малко количество топлина. Ентропията е характеристика на състоянието, затова в лявата част на равенството стои пълен диференциал. Обратно, количеството топлина е характеристика на процеса, а не на състоянието, затова '''δQ''' е непълен диференциал.

Горната формула определя единствено изменението на ентропията, следователно задава ентропията с точност до едно неизвестно събираемо (т. нар. нулево ниво). Третият принцип на термодинамиката допълва определението на ентропията, като уточнява нейното нулево ниво: при температура, равна на [[абсолютна нула|абсолютната нула]], ентропията на равновесна система също е нула. Това е така, тъй като абсолютната нула на температурата съответства на прекратяване на хаотичното движение на градивните частици на [[вещество]]то.

=== Статистическа термодинамика ===
През [[1877]] г. [[Лудвиг Болцман]] открива, че ентропията '''S''' на една система е пропорционална на логаритъма от броя '''Ω''' на възможните микросъстояния, съответстващи на дадено макроскопично състояние. В случая на [[идеален газ]] микросъстоянието се определя от [[позиция|местоположението]] и [[Импулс (механика)|импулса]] на всяка от градивните частици на системата.

Болцман е установил, че
:<math>S = k\,.\,\ln \Omega</math>,

където '''k = 1,38.10<sup>-23</sup> J/К''' е т. нар. [[константа на Болцман]]. Тази формула е част от статистическата термодинамика, която описва термодинамичните системи чрез поведението на съставящите ги компоненти. Формулата на Болцман свързва микроскопичните свойства на системата (броя '''Ω''' на микросъстоянията) с едно от нейните макроскопични термодинамични свойства (ентропията '''S''').

От формулата на Болцман се вижда, че ентропията е функция на състоянието. Тъй като '''Ω''' може да бъде само [[естествено число]] (1, 2, 3 и т.н.), то ентропията може да приема само неотрицателни стойности.

== Източници ==
<references />

== Вижте също ==
* [[Втори закон на термодинамиката]]

[[Категория:Термодинамика]]