Entropi

Klasik tanım

Kapalı bir sistem, sıcaklığı T iken tersinir bir süreçte küçük bir dq ısısı alıyorsa, sistemin entropi değişimi bu ısının mutlak sıcaklığa bölümüne eşittir:

dS = dq_tersinir / T

Isı tek başına bir durum fonksiyonu değildir — bir sistemin "ne kadar ısısı olduğu" sorusu anlamsızdır. Ama 1/T çarpanıyla birlikte ele alındığında ortaya bir durum fonksiyonu çıkar. Entropinin gücü buradadır: bir sistemin entropisi, o duruma hangi yoldan gelindiğinden bağımsızdır.

Isı tersinmez biçimde aktarılırsa entropi değişimi bu değerden büyük olur.

İstatistiksel yorum

Entropinin ikinci okuması istatistikseldir: bir makro durum (sıcaklık, basınç, hacim gibi ölçülebilir büyüklüklerle tanımlanan durum) genellikle çok sayıda farklı mikroskobik düzenlemeyle gerçekleşebilir. Entropi, bu çokluğun ölçüsüdür.

Bu bakış, ikinci yasanın neden bir yasak değil de bir yönelim gibi davrandığını açıklar: moleküler topluluklar, kendiliğinden, daha az çoklukla gerçekleşen düzenlemelerden daha çok çoklukla gerçekleşenlere doğru evrilir — çünkü ikincileri çok daha olasıdır.

Bu istatistiksel çerçeveyi kuran isim Ludwig Boltzmann'dır (1844–1906); ününü istatistiksel mekaniği kurmasına borçludur ve ikinci yasayı mekanik ilkelerden türetme çalışmasını 1890'larda yürütmüştür.

Adının kökeni

Terimi 1865'te Rudolf Clausius türetti. Kendi anlatımıyla, S büyüklüğünü Yunanca ἡ τροπή (dönüşüm) sözcüğünden hareketle Entropie diye adlandırmayı önerir. Adı seçme gerekçesini de yazar:

Das Wort Entropie habe ich absichtlich dem Worte Energie möglichst ähnlich gebildet, denn die beiden Größen, welche durch diese Worte benannt werden sollen, sind ihren physikalischen Bedeutungen nach einander so nahe verwandt, dafs eine gewisse Gleichartigkeit in der Benennung mir zweckmäfsig zu seyn scheint.

Yani sözcüğü bilerek Energie'ye olabildiğince benzer kurmuştur; çünkü bu iki büyüklük fiziksel anlamları bakımından birbirine öyle yakındır ki adlandırmada bir benzerliği yerinde bulmuştur. Clausius'un bilimsel terimleri eski dillerden türetme gerekçesi de aynı paragrafta yer alır: terim böylece bütün yeni dillerde değişmeden kullanılabilecektir.

Yaygın yanlış anlama

Entropi çoğu zaman düpedüz "düzensizlik" diye çevrilir. Benzetme sezgi verir ama yanıltıcıdır: entropi bir düzen yargısı değil, erişilebilir mikro durumların sayısıyla ilgili nicel bir büyüklüktür. "Düzenli" görünen bir yapının entropisi, "dağınık" görünen bir başkasınınkinden yüksek olabilir.