Геологический толковый словарь - энтропия

[εν (эн) — в; τροπή (ςропэ) — превращение] — одно из наиболее абстрактных научных понятий, имеющее фундаментальное значение. 1. В классической термодинамике Э-— это понятие, введенное Клаузисом в середине XIX в. и представляющее собой термодинамическую функцию состояния системы (S), элементарное изменение которой в равновесном процессе равно отношению, а в неравновесном — больше отношения бесконечно малого количества сообщенной системе теплоты к абс.

е. ∆S ≥ Q, представляющее собой выражение второго закона термодинамики, справедливое для изолированных систем. Поскольку все реальные процессы являются необратимыми, этот закон определяет их направленность, которая обусловлена всеобщей тенденцией к выравниванию энергетических потенциалов: системы, не получающие дополнительной энергии извне, спонтанно эволюционируют в направлении к энергетически наиболее “благоприятному” состоянию термодинамического равновесия, при катером Э.

достигает максимального значения. В частности, в изолированной системе тепло может .переходить только от горячего тела к холодному, а не наоборот (вплоть до достижения состояния температурного баланса). Это приводит к энергетической ∆еградации”— уменьшению количества энергии, способного произвести работу вследствие перехода в др.

). Величину изменения Э. при реакции легко определить, если известны Э. всех участвующих в реакции веществ. 2. В статистической термодинамике Э.—понятие, отражающее степень беспорядка в расположении и движении большого количества однородных элементов (молекул, атомов, ионов и др.) в изолированной системе, которому было дано статистическое истолкование в конце XIX в.

в результате работ Максвелла, Гиббса, Больцмана и Планка и которое может быть определено известной формулой Больцмана — Планка: S = k·lnP, где k = 1,38·10-16 эрг/градус (постоянная Больцмана), Р — число различных (равновероятностных) микросостояний изолированной системы, которое иначе называют термодинамической вероятностью (Планк), числом элементарных комплексий (Бриллюэн) или статистическим весом (в отечественной лит.

— непрерывная, неотрицательная функция pi, . . ., рn. Н = 0, если любое pi = 1, a pi = ... = рi-1 = pi+1 = ... = рn= 0, т. е. когда эксперимент не случаен и не содер. никакой неопределенности. Э. максимальна при данном п, когда все возможные значения случайной величины равновероятны, т. е. при pi = ... = рn = ; в этом случае H = log n. Для непрерывной случайной величины .

X аналогичным образом вводится так называемая дифференциальная Э. в виде: гдеf(x)—плотность вероятности X. Меры связи или устойчивости геол. характеристик, основанные на свойствах Э., чрезвычайно удобны, особенно при изучении качественных и полуколичественных наблюдений (напр., результатов полуколичественных спектральных анализов).

4. Проблема взаимоотношений между понятиями термодинамической и шенноновской Э. до сих пор служит предметом оживленной дискуссии. Крайние точки зрения, каждая из которых имеет множество авторитетных сторонников, представлены Бриллюэном (1960) и Пирсом (1967): первый считает, что эти величины представляют по существу одно и то же (негэнтропийный принцип информации), второй настойчиво подчеркивает, что оба понятия совершенно различны, а тождественность их математических выражений является случайной и ей не следует придавать какого-либо существенного значения.

Существует и принципиально иное представление (Виньковецкий, 1968, 1970), согласно которому вероятности, рассматриваемые в термодинамике и в теории информации, относятся к “событиям” разных классов —, соответственно, энергетическим и структурным. Согласно этому представлению, для достаточно полной характеристики изолированной (замкнутой) системы следует рассматривать 2 разл.

Э.— энергетическую (Э. э.) и структурную (Э. с.): перераспределение энергии приводит к возрастанию Э. э. (второй закон термодинамики), но наряду и сопряженно с этим происходит усложнение структур — уменьшение Э. с. в соответствии с законом возрастания сложности. Величины Э. э. и Э. с. являются взаимно сопряженными, но не аддитивными.