Entropi

Wikipedia

Den här artikeln behandlar entropi inom fysiken. För entropi inom informationsteori, se Entropi (informationsteori).För entropi inom organisationsteori, se Entropi (organisationsteori).

Entropi är ett begrepp med ursprung i termodynamiken och kan sägas vara ett mått på oordningen hos ett tillstånd.^[1] Det kan illustreras med ett stökigt rum: I ett fullständigt städat/ordnat rum kan varje sak bara finnas på en plats, det vill säga det finns bara ett sätt att ställa alla saker i rummet så att det har egenskapen att vara fullständigt städat. I ett stökigt rum spelar det ingen roll om en viss bok står till höger eller vänster i bokhyllan; rummet är i alla fall lika stökigt. Rummets entropi är antalet sätt man kan ställa saker för att uppnå en viss stökighetsnivå. Ju stökigare rummet är, desto fler ställen kan de ligga på och desto högre entropi får rummet. Det finns emellertid ingen helt allmängiltig vardagsspråksdefinition på entropi, mycket beroende på oklarheter angående begreppet "ordning"; i vissa speciella fall innebär ökad entropi att ordning och komplexitet kan uppkomma ur oordning. Strikt matematiskt sett är entropi en fråga om sannolikhetsgrader. Det stökiga rummet befinner sig i ett mer sannolikt tillstånd än det städade.

Entropi introducerades som en termodynamisk tillståndsfunktion av Rudolf Clausius år 1865. Inom termodynamiken kan entropi användas för att beskriva hur förändringen hos atomer, molekyler, gaser, värmeflöden och så vidare. strävar mot energimässig utjämning, eller mest sannolika (energi)tillstånd. Entropin kan här sägas vara ett sätt att beskriva mängden energi som är tillgänglig för arbete. Ju större potential till förändring (låg entropi) som frigörs och kan tas tillvara i en process, desto större arbete kan utföras. Det totala resultatet av processen blir alltid högre entropi.

[redigera] Fackmässig definition

Beskrivet på mer avancerad nivå, mäter entropin oordningen hos varje individuell frihetsgrad, det vill säga variationen av mikrotillstånd. Den totala entropin är summan av varje entropibidrag från respektive frihetsgrad, exempelvis vibrationsfrekvens, magnetiskt bidrag, och dylikt. Betecknas ofta med bokstaven S. Termodynamikens andra huvudsats säger att naturens riktning är att öka oordningen, vilket oftast postuleras som att jämvikt uppstår då entropin uppnått sitt maximala värde.

Den generella entropidefinitionen är

$S = - k \sum_r p_r \log p_r\,$