آنتروپی چیست؟ - جف فیلیپس
-
0:07 - 0:10موضوعی حیاتی در شیمی و فیزیک وجود دارد.
-
0:10 - 0:15که توضیح میدهد چرا فرایندهای فیزیکی
در یک جهت حرکت میکنند و نه از سوی دیگر: -
0:15 - 0:17چرا یخ آب میشود،
-
0:17 - 0:19چرا شیر در قهوه پخش میشود،
-
0:19 - 0:23چرا باد از یک لاستیک سوراخ خارج میشود.
-
0:23 - 0:27نامش آنتروپی است،
و بدبختانه فهمیدنش سخت است. -
0:27 - 0:32آنتروپی معمولا به عنوان اندازه گیری
بی نظمی تعریف میشود. -
0:32 - 0:36این تصویری ساده است،
اما متاسفانه گمراه کننده. -
0:36 - 0:39برای مثال، کدام بیشتر بینظم است؟
-
0:39 - 0:43فنجانی از یخ خرد شده یا لیوانی از
آب در دمای اتاق؟ -
0:43 - 0:45بیشتر مردم میگویند یخ،
-
0:45 - 0:49اما در واقع آنتروپی آن کمتر است.
-
0:49 - 0:53به شکل دیگری هم از طریق احتمالات
میتوان آن را تصور کرد. -
0:53 - 0:57ممکن است فهمیدنش سخت تر باشد،
اما برای درکش به خود فرصت بده -
0:57 - 1:01تا فهم بسیار کاملتری
از آنتروپی داشته باشی. -
1:01 - 1:04دو جسم جامد کوچک را در نظر بگیر
-
1:04 - 1:08که هرکدام از شش پیوند اتمی
تشکیل شدهاند. -
1:08 - 1:13در این مدل، انرژی هر جسم در
پیوندهایش ذخیره شده. -
1:13 - 1:15میشود آنها را مانند مخزنهایی ساده
تصور کرد، -
1:15 - 1:20که میتوانند واحدهایی از انرژی نامرئی
به نام کوانتا را ذخیره کنند. -
1:20 - 1:25هرچقدر انرژی جسم بیشتر باشد،
داغتر است. -
1:25 - 1:29مشخص شده که راههای بیشماری
برای توزیع انرژی -
1:29 - 1:31در دو جسم جامد وجود دارد
-
1:31 - 1:35تا هر کدام همان مجموع انرژی کلی را
داشته باشند. -
1:35 - 1:39هر کدام از این امکانها یک
ریز حالت نام دارد. -
1:39 - 1:43برای شش کوانتا انرژی در جامد A
و دو کوانتا انرژی در جامد B، -
1:43 - 1:48۹۰۷۲ ریز حالت وجود دارد.
-
1:48 - 1:53مسلماً، راههای دیگری برای مرتب کردن
هشت کوانتا انرژی وجود دارد. -
1:53 - 1:58مثلا، تمام انرژی در جامد A باشد
و چیزی در B نباشد، -
1:58 - 2:01یا نصفش در A و نصف دیگر در B،
-
2:01 - 2:04اگر فرض کنیم هر ریز حالت
با دیگری مشابه است، -
2:04 - 2:07میتوانیم ببینیم که
بعضی از ترتیبهای انرژی -
2:07 - 2:11نسبت به سایرین احتمال وقوع بیشتری دارند.
-
2:11 - 2:14که به دلیل ریزحالتهای بیشتر است.
-
2:14 - 2:20آنتروپی سنجش مستقیم
احتمال هر ترکیب انرژی است. -
2:20 - 2:23آنچه میبینیم این است
که حالتی از انرژی -
2:23 - 2:27که در آن انرژی بیشترین میزان
توزیع میان دو جامد را داشته باشد -
2:27 - 2:29حداکثر میزان آنتروپی را دارد.
-
2:29 - 2:30پس بطور کلی،
-
2:30 - 2:35میتوان آنتروپی را به عنوان میزان
توزیع انرژی تصور کرد. -
2:35 - 2:38آنتروپی کم یعنی
انرژی متمرکز شده است. -
2:38 - 2:42آنتروپی زیاد یعنی پخش شده است.
-
2:42 - 2:46برای آنکه بفهمیم چرا آنتروپی
برای تعریف فرآیندهای خود به خودی -
2:46 - 2:48مثل سرد شدن اجسام گرم مفید است،
-
2:48 - 2:52باید ببینیم که در یک سیستم دینامیک
انرژی به کجا حرکت میکند. -
2:52 - 2:55در واقع، انرژی در یکجا نمیماند.
-
2:55 - 2:58دائما میان پیوندهای کناری حرکت میکند.
-
2:58 - 3:00همینطور که انرژی حرکت میکند،
-
3:00 - 3:03ترکیب انرژی میتواند تغییر کند.
-
3:03 - 3:05به دلیل توزیع ریز حالتها،
-
3:05 - 3:10٪۲۱ احتمال دارد که سیستم بعداً در حالت
-
3:10 - 3:14توزیع حداکثر انرژی قرار گیرد،
-
3:14 - 3:17٪۱۳ احتمال دارد به شکل اولیه برگردد،
-
3:17 - 3:23و ۸٪ احتمال دارد که A
درواقع انرژی دریافت کند. -
3:23 - 3:27دوباره، میبینیم که چون
در مقایسه با تمرکز انرژی -
3:27 - 3:30راههای بیشتری برای پراکنده شدن
انرژی و آنتروپی بیشتر وجود دارد، -
3:30 - 3:33انرژی تمایل به پخش شدن دارد.
-
3:33 - 3:36و به این دلیل است که اگر جسم داغی را
در کنار جسمی سرد بگذاری، -
3:36 - 3:40آنکه سرد است گرم
و آنکه گرم است سرد میشود. -
3:40 - 3:42اما در همین مثال هم،
-
3:42 - 3:47۸٪ احتمال دارد تا جسم گرم، گرمتر شود.
-
3:47 - 3:51چرا این هیچوقت در دنیای واقعی
اتفاق نمیافتد؟ -
3:51 - 3:54در کل دلیل آن اندازه سیستم است.
-
3:54 - 3:58اجسام فرضی ما هر کدام
تنها شش پیوند داشتند. -
3:58 - 4:04بگذارید اجسامی را با ۶۰۰۰ پیوند
و ۸۰۰۰ واحد انرژی در نظر گیریم، -
4:04 - 4:08و مجدداً سیستمی را بررسی کنیم
که سه چهارم انرژی در A -
4:08 - 4:10و یک چهارم در B باشد.
-
4:10 - 4:14حالا میبینیم که احتمال آنکه A
خود به خود انرژی بیشتری دریافت کند -
4:14 - 4:17عددی بسیار کوچک است.
-
4:17 - 4:22اجسام آشنای روزمره اجزای بسیار
بسیار بیشتری از این دارند. -
4:22 - 4:26احتمال اینکه جسم داغ
در دنیای واقعی داغتر شود -
4:26 - 4:28بینهایت کوچک است،
-
4:28 - 4:30هیچوقت اتفاق نمیافتد.
-
4:30 - 4:32یخ آب میشود،
-
4:32 - 4:33شیر ترکیب می شود،
-
4:33 - 4:35و لاستیک کم باد میشود
-
4:35 - 4:40چون این وضعیتها انرژی پخش شدهتری
نسبت به حالت اول دارند. -
4:40 - 4:44هیچ نیروی مرموزی سیستم را
به سوی آنتروپی بیشتر فشار نمیدهد. -
4:44 - 4:49تنها به این دلیل است که آنتروپی بیشتر
تنها از دید آماری محتمل تر است. -
4:49 - 4:52به این دلیل است که آنتروپی
پیکان زمان نامیده میشود. -
4:52 - 4:57اگر انرژی فرصتی برای پخش شدن پیدا کند،
حتما این کار را میکند.
- Title:
- آنتروپی چیست؟ - جف فیلیپس
- Description:
-
more » « less
برای دیدن کامل این درس به : http://ed.ted.com/lessons/what-is-entropy-jeff-phillips مراجعه کنید.
موضوعی حیاتی در شیمی و فیزیک وجود دارد که به توضیح اینکه چرا واکنش‌های فیزیکی در یک جهت حرکت میکنند و نه در سوی دیگر کمک میکند: چرا یخ آب میشود، چرا شیر در قهوه پخش می شود، چرا باد از یک لاستیک سوراخ خارج میشود. این موضوع آنتروپی است، و بدبختانه فهمیدنش بسیار دشوار. جف فیلیپس برایمان یک برنامه آموزشی سریع فراهم کرده است.
درس از جف فیلیپس، انیمیشن از پروینسیا استودیو.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:20
|
sadegh zabihi edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
sadegh zabihi approved Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
sadegh zabihi accepted Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
sadegh zabihi edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips | |
|
|
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for Entropy - Jeff Phillips |