WEBVTT

00:00:06.875 --> 00:00:10.453
Létezik egy fogalom, amely létfontosságú
a kémiában és a fizikában.

00:00:10.453 --> 00:00:15.293
Megmagyarázza, miért az egyik, s nem
a másik irányban zajlanak a folyamatok:

00:00:15.293 --> 00:00:16.849
miért olvad meg a jég,

00:00:16.849 --> 00:00:19.279
miért oszlik el a tejszín a kávéban,

00:00:19.279 --> 00:00:22.529
miért megy ki a levegő
a defektes kerékből.

00:00:22.529 --> 00:00:27.039
Ez az entrópia, amely hírhedten
nehezen fér a fejünkbe.

00:00:28.059 --> 00:00:31.729
Az entrópiát gyakran a rendezetlenség 
mértékeként jellemzik.

00:00:31.729 --> 00:00:35.739
Kényelmes elképzelés,
de sajnos, félrevezető.

00:00:35.739 --> 00:00:38.511
Pl. melyikük rendezetlenebb:

00:00:38.511 --> 00:00:43.469
egy csésze jégkása vagy egy pohár
szobahőmérsékletű víz?

00:00:43.469 --> 00:00:45.373
Legtöbben a jégre szavaznának,

00:00:45.373 --> 00:00:47.789
de az entrópiája a jégnek kisebb.

00:00:49.069 --> 00:00:52.898
De másként is megközelíthetjük a kérdést:
a valószínűségen keresztül.

00:00:52.898 --> 00:00:57.290
Lehet, hogy ezt fogósabb megértenünk,
de szánjuk rá az időt!

00:00:57.290 --> 00:01:00.710
Így sokkal jobban megértjük az entrópiát.

00:01:01.260 --> 00:01:03.661
Tekintsünk két piciny szilárd testet,

00:01:03.661 --> 00:01:07.291
amelynek mindegyike
hat atomi kötést tartalmaz.

00:01:07.541 --> 00:01:12.591
E modellben a testek energiáját
a kötések tárolják.

00:01:12.591 --> 00:01:15.292
Fölfoghatjuk őket egyszerű tartályokként,

00:01:15.292 --> 00:01:20.070
amelyek oszthatatlan energiaegységeket,
ún. kvantumokat tartalmaznak.

00:01:20.070 --> 00:01:24.151
Minél több energia van
egy szilárd testben, annál forróbb.

00:01:25.011 --> 00:01:29.042
Kiderült, hogy az energia 
megoszlása sokféle lehet

00:01:29.042 --> 00:01:30.552
a két szilárd test között,

00:01:30.552 --> 00:01:34.592
miközben a teljes energia
mennyisége állandó.

00:01:34.592 --> 00:01:38.502
Az egyes lehetőségeket
mikroállapotnak nevezzük.

00:01:38.502 --> 00:01:43.341
Ha az <i>A</i> szilárd testben hat,
a <i>B</i>-ben két energiakvantum van,

00:01:43.341 --> 00:01:47.382
9 702 mikroállapot létezik.

00:01:47.832 --> 00:01:52.861
Persze, a nyolc energiakvantumunk
másként is elrendezhető.

00:01:52.861 --> 00:01:57.833
Pl., minden energia az <i>A</i> testben
összpontosul, a <i>B</i>-ben semmi sincs.

00:01:57.833 --> 00:02:00.462
vagy fele az <i>A</i>-ban, fele a <i>B</i>-ben.

00:02:00.872 --> 00:02:04.154
Ha föltételezzük, hogy minden egyes
mikroállapot egyformán valószínű,

00:02:04.154 --> 00:02:06.794
azt látjuk, hogy egyes energiaszerkezetek

00:02:06.794 --> 00:02:10.113
előfordulása valószínűbb, mint másoké.

00:02:10.343 --> 00:02:13.724
Ennek oka, hogy több mikroállapotuk van.

00:02:14.024 --> 00:02:19.513
Az entrópia minden egyes energiaszerkezet
előfordulási valószínűségének mértéke.

00:02:20.383 --> 00:02:23.193
Látható, hogy az az energiaszerkezet,

00:02:23.193 --> 00:02:26.843
amelyben az energia a legjobban
eloszlik a szilárd testek között,

00:02:26.843 --> 00:02:28.924
a legnagyobb entrópiájú.

00:02:28.924 --> 00:02:30.474
Általános értelemben az entrópia

00:02:30.474 --> 00:02:34.853
az energiaeloszlás mértékeként
fogható föl.

00:02:34.853 --> 00:02:37.893
Az alacsony entrópia
koncentrált energiát jelent.

00:02:37.893 --> 00:02:41.623
A magas entrópia azt jelenti,
hogy az energia szét van terjedve.

00:02:41.623 --> 00:02:45.765
Hogy értsük, miért hasznos az entrópia
a spontán folyamatok magyarázatára,

00:02:45.765 --> 00:02:48.075
pl. ilyen a forró tárgyak lehűlése,

00:02:48.075 --> 00:02:52.434
meg kell vizsgálnunk a dinamikus
rendszert, amelyben az energia mozog,

00:02:52.434 --> 00:02:54.935
mivel a valóságban
az energia nincs nyugalomban,

00:02:54.935 --> 00:02:58.065
állandóan mozog
a szomszédos kötések között.

00:02:58.725 --> 00:03:00.206
Az energia mozgása miatt

00:03:00.206 --> 00:03:02.575
az energiaszerkezet változhat.

00:03:02.735 --> 00:03:05.085
A mikroállapotok eloszlása miatt

00:03:05.085 --> 00:03:09.836
21% az esélye, hogy a rendszer később
olyan szerkezetű lesz,

00:03:09.836 --> 00:03:12.855
amelyben az energia teljesen szétszóródik,

00:03:13.385 --> 00:03:17.357
13% az esélye, hogy visszatér
a kiindulópontba,

00:03:17.357 --> 00:03:21.747
és 8% az esélye,
hogy az <i>A</i> energiát vesz föl.

00:03:22.857 --> 00:03:26.935
Minthogy több módja van,
hogy szétszóródott energiánk

00:03:26.935 --> 00:03:30.026
és magas entrópiánk legyen,
semmint koncentrált energiánk,

00:03:30.026 --> 00:03:32.558
az energia hajlamos a szétszóródásra.

00:03:32.558 --> 00:03:35.909
Ezért van, hogy ha egy forró
s egy hideg tárgyat egymás mellé teszünk,

00:03:35.909 --> 00:03:39.650
a hideg fölmelegszik, a forró pedig lehűl.

00:03:40.420 --> 00:03:43.977
De még e példában is 8% esélye van,

00:03:43.977 --> 00:03:47.116
hogy a forró tárgy még forróbb lesz.

00:03:47.116 --> 00:03:49.867
Miért nem történik ez meg a valóságban?

00:03:51.427 --> 00:03:54.177
A magyarázat a rendszer
nagyságában rejlik.

00:03:54.177 --> 00:03:58.057
Hipotetikus szilárd testünknek
csak hat kötése volt.

00:03:58.057 --> 00:04:03.938
Növeljük a kötések számát 6 000-re
és az energiaegységeket 8 000-re,

00:04:03.938 --> 00:04:07.527
és legyen kezdetben
az energia 3/4-e az <i>A</i>-ban,

00:04:07.527 --> 00:04:09.477
és 1/4-e a <i>B</i>-ben!

00:04:10.127 --> 00:04:14.337
Most az esély, hogy az <i>A</i>
spontán energiát vesz föl,

00:04:14.337 --> 00:04:17.247
egy ilyen pici szám.

00:04:17.247 --> 00:04:22.308
Megszokott tárgyainkban
sokkal-sokkal több részecske van.

00:04:22.308 --> 00:04:25.920
Az esélye, hogy egy forró tárgy
a valóságban még forróbb legyen,

00:04:25.920 --> 00:04:28.011
olyan elképzelhetetlenül kicsi,

00:04:28.011 --> 00:04:30.409
hogy sohasem történik meg.

00:04:30.409 --> 00:04:31.528
A jég megolvad,

00:04:31.528 --> 00:04:32.918
a tejszín elkeveredik,

00:04:32.918 --> 00:04:34.676
és az autógumi leereszt,

00:04:34.676 --> 00:04:39.942
mert az utóbbi állapotokban nagyobb
a szétszórt energia mennyisége.

00:04:39.942 --> 00:04:43.630
Nincs rejtélyes erő, amely a rendszert
a magasabb entrópia felé taszigálná.

00:04:43.630 --> 00:04:48.428
Csak arról van szó, hogy a magasabb
entrópia statisztikailag valószínűbb.

00:04:48.778 --> 00:04:52.040
Ezért hívjuk az entrópiát időnyílnak.

00:04:52.480 --> 00:04:56.739
Ha az energiának lehetősége
van szóródni, meg is teszi.