энтропия в физике это

Ответ от Лариса Крушельницкая[гуру]
Из многочисленных определений энтропии мне ближе всего определение, что энтропия является мерой накопления во Вселенной необратимых изменений. А поскольку изменения необратимы, то энтропия Вселенной в целом (так же как и некой замкнутой системы в частности) никогда не уменьшается, что, собственно, и определяет направленность всех процессов, идущих во Вселенной.
Исторически различают два вида энтропии: тепловую и структурную, хотя при ближайшем рассмотрении они оказываются двумя сторонами одной медали.
Тепловая энтропия характеризует меру необратимого рассеяния тепла. Если тело с температурой T отдаёт/принимает некоторое количество dQ тепла, то его энтропия уменьшится/увеличится на dS=dQ/T. Известно, что тепло самопроизвольно может переходить только от более горячих к более холодным телам. Следовательно, теплопередача должна идти с увеличением энтропии. Например, если чайник с температурой 100°C (373 К) передаёт 1000 Дж тепла окружающей среде с температурой 20°C (293 К) , то энтропия увеличится на dS = 1000/293 – 1000/373 = 0.732 Дж/К.
Структурная энтропия характеризует степень неупорядоченности системы. Под неупорядоченностью в данном случае понимается количество способов, которым можно реализовать данную систему. Например, сложить 15 бильярдных шаров треугольником можно единственным способом (если шары неразличимы) , а в беспорядке разбросать их по бильярдному столу – практически бесконечным числом способов. Следовательно, конфигурация треугольником более упорядочена. Математически структурная энтропия выражается формулой S = k ln N, где k = 1.38e-23 Дж/К – постоянная Больцмана, N – число способов реализовать систему, ln – натуральный логарифм. Конечно, рассчитывать таким образом структурную энтропию реальных систем затруднительно. Реально она оценивается другими способами. Скажем, для химических веществ - путём теплотехнических измерений (см. химические справочники). Например, для одного моля воды структурная энтропия составляет 70 Дж/К, водяного пара – 189 Дж/К.
Поскольку ln N = 0.693 log2 N (где log2 – двоичный логарифм) , то структурную энтропию можно выразить в битах S = 0.693 k log2 N, причём 1 бит = 0.693 k = 9.6e-24 Дж/К. Именно эту величину, выраженную в битах, понимают под энтропией в теории информации.
Интересен вопрос о самоорганизации материи в свете закона увеличения энтропии. Очевидно, что при самоорганизации структурная энтропия системы уменьшается. Однако для таких процессов всегда существует параллельный им процесс, в котором энтропия увеличивается, компенсируя тем самым уменьшение энтропии в основном процессе. Например, при конденсации водяного пара (уменьшение энтропии) идёт отдача тепла в окружающую среду (увеличение энтропии) , понижению температуры холодильной камеры сопутствует рассеяние тепла компрессором, самоорганизация живой материи связана с передачей тепла от Солнца к Земле. Таким образом, самоорганизация одних систем возможна лишь ценой увеличения энтропии других.
Резюме: понятие энтропии в физике более широкое, чем в теории информации. Под энтропией в теории информации понимают один из видов энтропии, а именно – структурную энтропию, причём традиционно выражают её в битах, а не в Дж/К.