ایا جهان منظم است؟

[New Astronomer]

خوب این درست: جهان داره به سمت آنتروپی(بی نظمی) بیش تر پیش می ره...

ما می گیم که جهان برای رسیدن به تعادل ( مثلا" توی همه ی واکنش های شیمیایی) به سمت افزایش آنتروپی پیش می ره...
در جایی متوجه شدم که هدف آنتروپی رسیدن به پایین ترین سطح انرژی هست و دلیل انبساط جهان هم رسیدن به این آنتروپی (پایین ترین سطح انرژی ) است...
ولی این آنتروپی دلیل بر اون بی نظمی ای که توی ذهن ما در لحظه ی اول شکل می گیره نمی شه! بلکه اون نظم نیازمند همچین انتروپی هست... نمی دونم تونستم منظورم رو برسونم!؟ ساده ترش این می شه که رفتن به سمت تعادل در جهان خودش مبین این نظم می تونه باشه... پس شاید بتونیم بگیم که هر نظمی حاکم در جهان به دلیل همین تعادل و افزایش آنتروپی است ...؟

در مورد تعادل، مکانیک آماری این طوری پیش بینی میکند:

"حالت تعادل یک سیستم محتمل ترین حالت آن سیستم است و محتمل ترین حالت سیستم، حالتی است که بیشترین تعداد توزیع و چیدمان ممکن برای ذرات را در اختیار سیستم می‌گذارد."

به عبارات دیگر حالتی که بیشترین مقدار w (جایگشت)‌ را در رابطه S =k ln w خواهد داشت، محتمل‌ترین و در نتیجه بیشترین آنتروپی را دارشته و حالت تعادل سیستم است. لذا حالت تعادل در واقع به نوعی بی نظم‌ترین حالت سیستم! در کمترین سطح انرژی آن است.


تمرین:

تبدیل گاز به مایع (میعان) باعث افزایش نظم، کاهش آنتروپی سیستم و رسیدن به سطح انرژی کمتر می‌شود! این مورد رو که بنظر با صحبتهای گذشته متناقض میاد، توجیح کنید. (البته اگر مایل هستید.)

حل و بحث روی این تمرین، درک عمیق‌تری از آنتروپی ایجاد خواهد کرد. جنبه دیگری از آنتروپی هنوز از دید شما پنهانه که این تمرین اون رو بیان میکنه.
/.

[m_vsky]

خوب این می شه همون بحث واکنش های برگشت پذیر. درسته؟ بعضی عوامل باعث پیشرفت واکنش می شن و بعضی هم می تونن واکنش رو به طور عکس انجام بدن تا به یک تعادل برسیم...
ساده ترین حالت تمرین شما مثلا" آب در نظر بگیریم؛ درسته که عمل تبخیر با افزایش آنتروپی همراهه ولی واکنشی گرماگیر هست و سطح انرژیه آب رو بالا می بره در صورتی که تمایل به از دست دادن انرژی هم داره... حالا اگه در ظرف گذاشته بشه و نتونه این انرژی رو از راه دیگه ای کم کنه پس در جهت عکس واکنش گرما (انرژی) از دست می ده و میعان صورت می گیره...
در کل عواملی که باعث پیشرفت یک واکنش می شدن افزایش انتروپی و کاهش انرژی بود که اگه هر دو مورد در یک واکنش در جهت رفت برقرار بود اون واکنش تقریبا" برگشت ناپذیر می شد.(تقریبا") و بهش یکطرفه می گفتیم...اما یادمه که هیچ وقت واکنشی کاملا" یکطرفه نداشتیم...
ولی در این واکنش در جهت رفت با افزایش آنتروپی و افزایش انرژی رو به رو هستیم به همین دلیل عامل انرژی واکنش رو برگشت پذیر می کنه و عکس تبخیر که میعان باشه رخ می ده.....
خیلی رفتم تو شیمی و لی به نظرم این توجیح این مسئله می تونست باشه با توجه به چیزایی که از قبل یادم بود...
خوشحال می شم اگه اشتباهاتم اصلاح بشه!

[New Astronomer]

سلام

جواب شما تقریباً کاملاً درسته. √

در واقع اگر یک واکنش برگشت پذیر باشد، (یعنی در حین انجام از مسیر کاملاً تعادلی گذشته است که البته حالتی ایده‌آل بوده و در واقعیت نمی‌تواند وجود داشته باشد) تغییر انرژی آزاد کل (تغییر انرژی آزاد سیستم + تغییر انرژی آزاد محیط) و تغییر آنتروپی کل (تغییر آنتروپی سیستم + تغییر آنتروپی محیط) صفر است!.

در یک واکنش برگشت ناپذیر که در واقعیت همه واکنش‌ها چنین هستند، بواسطه برگشت ناپذیری واکنش مقداری آنتروپی مثبت به محیط افزوده می‌شود. وقتی در نظر بگیرید که محیط یک سیستم در واقع همه کائنات را شامل می‌شود، آنوقت به مسئله افزایش آنتروپی جهان بیشتر پی می‌برید.

در ضمن این مباحث مربوط به شاخه‌ای از علم فیزیک بنام "شیمی-فیزیک" است. نه شیمی محض.

در ادامه توضیح بیشتری خواهم داد/.

[New Astronomer]

درود

در زیر با ذکر یک مثال که فرآیند حرارت دادن به یک سیستم ساده مثل مقداری آب در یک ظرف می‌باشد، مفهوم آنتروپی رو کامل کردم. مکعب بدور این ظرف استوانه‌ای را محیط فرض می‌کنیم که می‌تواند کل کائنات در نظر گرفته شود.

تعریف آنتروپی بصورت زیر است:

حرارت مبادله شده تقسیم بر دمای ثابتی که این حرارت در آن دما تبادل یافته است،



با این تعریف خواهیم داشت:

[saharqasemi]

به نظرم اینجا جهنم و همه شاهد بی نظمی هاش هستیم :|