Entropi
From Wikipedia, the free encyclopedia
Entropi ble definert av den tyske fysiker Rudolf Clausius i 1864 for å beskrive kvantitativt hvordan varme kan omgjøres til nyttig arbeid. Navnet han ga denne størrelsen, lagde han ut fra gammelgresk ἐν (med, evne til) og τροπή (forandring) på samme måte som at ordet energi fra ἐν-ἔργον har med evne til å utføre arbeid. Dette begrepet gikk inn i hans "mekaniske varmeteori" som i dag bærer navnet termodynamikk hvor det spiller en fundamental rolle. Entropi er et ekstensivt, termodynamisk potensial som antar en bestemt verdi for hver likevektstilstand systemet befinner seg i. Den kan derfor også betraktes som en tilstandsvariabel selv om den ikke kan bli direkte målt i laboratoriet slik man kan med trykk og temperatur.
I denne sammenheng formulerte Clausius termodynamikkens andre hovedsetning som sier at i et isolert system kan entropien aldri avta. Den kan bare forbli konstant eller øke. I det første tilfellet sier man da at systemet er i termisk likevekt. Hva dette skyldes, var ikke klart for Clausius, men han mente at det kunne ha noe å gjøre med mekaniske omstillinger av de indre bestanddelene man mente materien bestod av uten at man på den tiden hadde noen atomteori.
Det var først Boltzmann noen få år senere som ga en forklaring av fysikken som gir opphav til entropi, nettopp basert på en atomistisk beskrivelse av materien i systemet. Han viste at jo større uorden man har i systemet, desto større er dets entropi. Derfor henger entropiens økning direkte sammen med tendensen man ser i naturen til at mange prosesser bare går én vei. En isbit i et glass vann smelter ved at molekylene i isen overføres til vannet. Man ser aldri den omvendte prosessen at noen vannmolekyler spontant samler seg sammen til et stykke is. Ved smeltingen skapes det mer uorden mellom vannmolekylene som tidligere var delvis samlet i isbiten. Entropi kan derfor tilskrives en samling av et stort antall partikler. Man kan rent praktisk ikke lenger følge hver partikkel i dens bevegelse, men må nøye seg med en statistisk beskrivelse av alle partiklene. Det var i disse undersøkelsene at Boltzmann la grunnlaget for moderne, statistisk mekanikk som ble videreutviklet av Josiah Willard Gibbs. Først med den senere innføring av kvantemekanikken kan man si at entropi endelig ble fullt forstått.