1
00:00:06,875 --> 00:00:10,453
Létezik egy fogalom, amely létfontosságú
a kémiában és a fizikában.
2
00:00:10,453 --> 00:00:15,293
Megmagyarázza, miért az egyik, s nem
a másik irányban zajlanak a folyamatok:
3
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
miért olvad meg a jég,
4
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
miért oszlik el a tejszín a kávéban,
5
00:00:19,279 --> 00:00:22,529
miért megy ki a levegő
a defektes kerékből.
6
00:00:22,529 --> 00:00:27,039
Ez az entrópia, amely hírhedten
nehezen fér a fejünkbe.
7
00:00:28,059 --> 00:00:31,729
Az entrópiát gyakran a rendezetlenség
mértékeként jellemzik.
8
00:00:31,729 --> 00:00:35,739
Kényelmes elképzelés,
de sajnos, félrevezető.
9
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
Pl. melyikük rendezetlenebb:
10
00:00:38,511 --> 00:00:43,469
egy csésze jégkása vagy egy pohár
szobahőmérsékletű víz?
11
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
Legtöbben a jégre szavaznának,
12
00:00:45,373 --> 00:00:47,789
de az entrópiája a jégnek kisebb.
13
00:00:49,069 --> 00:00:52,898
De másként is megközelíthetjük a kérdést:
a valószínűségen keresztül.
14
00:00:52,898 --> 00:00:57,290
Lehet, hogy ezt fogósabb megértenünk,
de szánjuk rá az időt!
15
00:00:57,290 --> 00:01:00,710
Így sokkal jobban megértjük az entrópiát.
16
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
Tekintsünk két piciny szilárd testet,
17
00:01:03,661 --> 00:01:07,291
amelynek mindegyike
hat atomi kötést tartalmaz.
18
00:01:07,541 --> 00:01:12,591
E modellben a testek energiáját
a kötések tárolják.
19
00:01:12,591 --> 00:01:15,292
Fölfoghatjuk őket egyszerű tartályokként,
20
00:01:15,292 --> 00:01:20,070
amelyek oszthatatlan energiaegységeket,
ún. kvantumokat tartalmaznak.
21
00:01:20,070 --> 00:01:24,151
Minél több energia van
egy szilárd testben, annál forróbb.
22
00:01:25,011 --> 00:01:29,042
Kiderült, hogy az energia
megoszlása sokféle lehet
23
00:01:29,042 --> 00:01:30,552
a két szilárd test között,
24
00:01:30,552 --> 00:01:34,592
miközben a teljes energia
mennyisége állandó.
25
00:01:34,592 --> 00:01:38,502
Az egyes lehetőségeket
mikroállapotnak nevezzük.
26
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
Ha az A szilárd testben hat,
a B-ben két energiakvantum van,
27
00:01:43,341 --> 00:01:47,382
9 702 mikroállapot létezik.
28
00:01:47,832 --> 00:01:52,861
Persze, a nyolc energiakvantumunk
másként is elrendezhető.
29
00:01:52,861 --> 00:01:57,833
Pl., minden energia az A testben
összpontosul, a B-ben semmi sincs.
30
00:01:57,833 --> 00:02:00,462
vagy fele az A-ban, fele a B-ben.
31
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
Ha föltételezzük, hogy minden egyes
mikroállapot egyformán valószínű,
32
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
azt látjuk, hogy egyes energiaszerkezetek
33
00:02:06,794 --> 00:02:10,113
előfordulása valószínűbb, mint másoké.
34
00:02:10,343 --> 00:02:13,724
Ennek oka, hogy több mikroállapotuk van.
35
00:02:14,024 --> 00:02:19,513
Az entrópia minden egyes energiaszerkezet
előfordulási valószínűségének mértéke.
36
00:02:20,383 --> 00:02:23,193
Látható, hogy az az energiaszerkezet,
37
00:02:23,193 --> 00:02:26,843
amelyben az energia a legjobban
eloszlik a szilárd testek között,
38
00:02:26,843 --> 00:02:28,924
a legnagyobb entrópiájú.
39
00:02:28,924 --> 00:02:30,474
Általános értelemben az entrópia
40
00:02:30,474 --> 00:02:34,853
az energiaeloszlás mértékeként
fogható föl.
41
00:02:34,853 --> 00:02:37,893
Az alacsony entrópia
koncentrált energiát jelent.
42
00:02:37,893 --> 00:02:41,623
A magas entrópia azt jelenti,
hogy az energia szét van terjedve.
43
00:02:41,623 --> 00:02:45,765
Hogy értsük, miért hasznos az entrópia
a spontán folyamatok magyarázatára,
44
00:02:45,765 --> 00:02:48,075
pl. ilyen a forró tárgyak lehűlése,
45
00:02:48,075 --> 00:02:52,434
meg kell vizsgálnunk a dinamikus
rendszert, amelyben az energia mozog,
46
00:02:52,434 --> 00:02:54,935
mivel a valóságban
az energia nincs nyugalomban,
47
00:02:54,935 --> 00:02:58,065
állandóan mozog
a szomszédos kötések között.
48
00:02:58,725 --> 00:03:00,206
Az energia mozgása miatt
49
00:03:00,206 --> 00:03:02,575
az energiaszerkezet változhat.
50
00:03:02,735 --> 00:03:05,085
A mikroállapotok eloszlása miatt
51
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
21% az esélye, hogy a rendszer később
olyan szerkezetű lesz,
52
00:03:09,836 --> 00:03:12,855
amelyben az energia teljesen szétszóródik,
53
00:03:13,385 --> 00:03:17,357
13% az esélye, hogy visszatér
a kiindulópontba,
54
00:03:17,357 --> 00:03:21,747
és 8% az esélye,
hogy az A energiát vesz föl.
55
00:03:22,857 --> 00:03:26,935
Minthogy több módja van,
hogy szétszóródott energiánk
56
00:03:26,935 --> 00:03:30,026
és magas entrópiánk legyen,
semmint koncentrált energiánk,
57
00:03:30,026 --> 00:03:32,558
az energia hajlamos a szétszóródásra.
58
00:03:32,558 --> 00:03:35,909
Ezért van, hogy ha egy forró
s egy hideg tárgyat egymás mellé teszünk,
59
00:03:35,909 --> 00:03:39,650
a hideg fölmelegszik, a forró pedig lehűl.
60
00:03:40,420 --> 00:03:43,977
De még e példában is 8% esélye van,
61
00:03:43,977 --> 00:03:47,116
hogy a forró tárgy még forróbb lesz.
62
00:03:47,116 --> 00:03:49,867
Miért nem történik ez meg a valóságban?
63
00:03:51,427 --> 00:03:54,177
A magyarázat a rendszer
nagyságában rejlik.
64
00:03:54,177 --> 00:03:58,057
Hipotetikus szilárd testünknek
csak hat kötése volt.
65
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
Növeljük a kötések számát 6 000-re
és az energiaegységeket 8 000-re,
66
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
és legyen kezdetben
az energia 3/4-e az A-ban,
67
00:04:07,527 --> 00:04:09,477
és 1/4-e a B-ben!
68
00:04:10,127 --> 00:04:14,337
Most az esély, hogy az A
spontán energiát vesz föl,
69
00:04:14,337 --> 00:04:17,247
egy ilyen pici szám.
70
00:04:17,247 --> 00:04:22,308
Megszokott tárgyainkban
sokkal-sokkal több részecske van.
71
00:04:22,308 --> 00:04:25,920
Az esélye, hogy egy forró tárgy
a valóságban még forróbb legyen,
72
00:04:25,920 --> 00:04:28,011
olyan elképzelhetetlenül kicsi,
73
00:04:28,011 --> 00:04:30,409
hogy sohasem történik meg.
74
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
A jég megolvad,
75
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
a tejszín elkeveredik,
76
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
és az autógumi leereszt,
77
00:04:34,676 --> 00:04:39,942
mert az utóbbi állapotokban nagyobb
a szétszórt energia mennyisége.
78
00:04:39,942 --> 00:04:43,630
Nincs rejtélyes erő, amely a rendszert
a magasabb entrópia felé taszigálná.
79
00:04:43,630 --> 00:04:48,428
Csak arról van szó, hogy a magasabb
entrópia statisztikailag valószínűbb.
80
00:04:48,778 --> 00:04:52,040
Ezért hívjuk az entrópiát időnyílnak.
81
00:04:52,480 --> 00:04:56,739
Ha az energiának lehetősége
van szóródni, meg is teszi.