Решён
Почему энтропия не может быть отрицательной?

Илья Switcher • Физика •
1.3k
4

Изучаю термодинамику, застрял на понятии энтропии. Везде пишут что энтропия всегда растет или остается постоянной (в изолированной системе), и не может быть отрицательной.

Но ведь энтропия - это мера беспорядка. Если я, например, собираю разбросанные детали конструктора в коробку, я уменьшаю беспорядок. Почему нельзя сказать что энтропия стала отрицательной?

Или тут дело в том, что я сам - часть системы, и моя энтропия выросла больше чем уменьшилась энтропия деталей?

Второй законТермодинамикаФизикаЭнтропия

4 ответа

Лучшие Новые Старые
Решение
46
Участник • 5 ответов

Энтропия определяется через статистическую формулу Больцмана: S = k * ln(W), где W - количество микросостояний системы. Логарифм натуральный.

Так как W - это количество способов реализации данного макросостояния, оно всегда >= 1 (минимум один способ существует). Логарифм от числа >= 1 всегда >= 0. Следовательно, энтропия физически не может быть отрицательной величиной.

В твоем примере с конструктором: да, локально энтропия деталей уменьшилась. Но ты потратил химическую энергию (АТФ в мышцах), которая рассеялась в виде тепла. Суммарная энтропия (ты + детали + окружающая среда) выросла. Это и есть второй закон термодинамики в действии.

Аватар Илья Switcher
Илья Switcher Автор

Спасибо! Формула Больцмана все объясняет. Теперь понятно.

6
Участник • 8 ответов

просто представь энтропию как количество информации которое надо чтобы описать состояние системы

чем больше беспорядка тем больше инфы нужно

ноль информации это минимум (идеальный кристалл при абсолютном нуле)

отрицательной информации не бывает

12
Участник • 1 ответ

Технически можно ввести "отрицательную температуру" в квантовых системах с инверсной заселенностью уровней (лазеры). Но это не означает что энтропия отрицательная.

Отрицательная температура на самом деле горячее любой положительной температуры, это математический артефакт определения температуры через производную энтропии по энергии.

17
Участник • 3 ответа

Вопрос некорректен. Энтропия - экстенсивная величина, она зависит от размера системы. Для изолированной системы минимальное значение энтропии ограничено снизу нулем (третий закон термодинамики - энтропия идеального кристалла при T=0 равна нулю).

Однако изменение энтропии dS может быть как положительным, так и отрицательным. Путаница возникает из за смешения абсолютного значения S и его приращения dS.

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.