a75bf822-48c5-411a-8215-6d5589d2a0a5

1.

Обзор и ключевые темы:
Энтропия в физике
Энтропия — основа термодинамики и
статистической физики, исследующая
порядок и хаос.
Зуев Максим

2.

Истоки и развитие понятия энтропии
В 1865 году Рудольф Клаузиус ввёл термин «энтропия», связывающий тепло и
изменение состояния. Позже Больцман дал микроскопическое объяснение через
статистику молекул.
2

3.

Формальное определение энтропии
Энтропия характеризует степень
беспорядка или хаоса в физической
системе и отражает её
микроскопическую неопределённость.
С точки зрения термодинамики,
энтропия определяется изменением
теплоты при обратимом процессе
через формулу S = Q/T.
В теории информации энтропия
измеряет среднюю неопределённость
или количество информации,
необходимой для описания
случайного события.
3

4.

Значение второго закона термодинамики и энтропии
Необратимость и рост энтропии
Пример — смешение газов
В изолированных системах процессы, например
смешение газов или теплообмен, увеличивают
энтропию, отражая необратимость физического мира.
Когда два разных газа смешиваются, их молекулы
распределяются хаотично, что ускоряет рост энтропии
и делает обратный процесс крайне маловероятным.
4

5.

Ключевой вклад Больцмана
— связь макроскопических
свойств с вероятностным
числом микросостояний.
5

6.

График зависимости энтропии от температуры для
различных веществ
Показана резкая скачкообразная смена
энтропии при фазовых переходах льда в
воду, воды в пар.
Энтропия растёт с температурой и особенно
резко при переходах между состояниями
вещества.
Термодинамические справочники, 2023
6

7.

Сравнение стандартной энтропии различных веществ
Таблица стандартных значений энтропии
наиболее распространённых веществ при
нормальных условиях.
Газообразные вещества имеют значительно
более высокую энтропию, чем твёрдые
металлы.
Справочник по физико-химическим свойствам, 2023
7

8.

Энтропия в биологии и химии
В живых организмах энтропия локально
снижается благодаря потреблению энергии,
обеспечивая порядок и жизнедеятельность.
Во многих химических реакциях увеличение
числа или сложность продуктов
сопровождается возрастанием энтропии
системы в целом.
8

9.

Связь энтропии с теорией информации
Клод Шеннон ввёл понятие информационной энтропии
для количественной оценки неопределённости в
сообщениях.
Информационная энтропия измеряет среднее число
бит, необходимое для кодирования случайного
сообщения.
Это связывает физическое понятие энтропии с
вероятностным описанием информации и
коммуникаций.
Таким образом, энтропия объединяет представления о
беспорядке в природе и неопределённости в данных.
9

10.

Значение и современные
аспекты энтропии
Энтропия — ключевое понятие, объединяющее
физику, химию, биологию и информатику,
объясняющее необратимость и сложность
природных процессов.