Как измерять энтропию?

[dvb]

Недавно один приятель вдруг задал мне этот вопрос? Я подумал, подумал, и... Действительно, а как? Странно. Вообще говоря, физические величины принято уметь измерять. А эта... То есть, я не прошу придумать метод измерения полной энтропии чего-нибудь - сколько их там этих скрытых степеней свободы... Ну, хотя бы разности до и после.

[Sergey K]

существует множество определений энтропии. в термодинамике одно, в информатике другое. вы про что вообще спрашиваете?

[warlock66613]

Прямое измерение энтропии затруднительно. Поэтому измеряют косвенно. Цитата из вики:

Цитата:

Техники измерения базируются на термодинамическом определении энтропии и требуют экстремально аккуратной калориметрии.

Для упрощения мы будем исследовать механическую систему, термодинамические состояния которой будут определены через её объем $V$ и давление $P$. Для измерения энтропии определенного состояния мы должны сперва измерить теплоёмкость при постоянных объёме и давлении (обозначенную $C_V$ и $C_P$ соответственно), для успешного набора состояний между первоначальным состоянием и требуемым. Тепловые ёмкости связаны с энтропией $S$ и с температурой $T$ согласно формуле:

$C_X = T \left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)_X$

где нижний индекс $X$ относится к постоянным объёму и давлению. Мы можем проинтегрировать для получения изменения энтропии:

$\Delta S = \int \frac{C_X}{T} dT$

Таким образом, мы можем получить значение энтропии любого состояния $(P,V)$ по отношению к первоначальному состоянию $(P_0,V_0)$. Точная формула зависит от нашего выбора промежуточных состояний. Для примера, если первоначальное состояние имеет такое же давление, как и конечное состояние, то

$S(P,V) = S(P_0, V_0) + \int^{T(P,V)}_{T(P_0,V_0)} \frac{C_P(P,V(T,P))}{T} dT$

В добавление, если путь между первым и последним состояниями лежит сквозь любой фазовый переход первого рода, скрытая теплота, ассоциированная с переходом, должна также учитываться.

[dvb]

Sergey K в сообщении #781915 писал(а):

существует множество определений энтропии

Да не такое уж и множество. Примерно, два: статистическое и термодинамическое.
В информатике свои дела - их обсуждают в другом месте. Меня интересует, в какой степени энтропия является физической величиной. Под физической величиной я, в данном случае, понимаю величину, характеризующую изолированную систему, которую можно как-то, хотя бы в принципе, измерить экспериментально.
В конечном итоге, я бы хотел услышать мнения о том, какой статус должно иметь понятие энтропии в квантовой механике. В споре Эйнштейна с Бором пока с большим перевесом побеждает Бор. Это значит, что некоторые параметры, характеризующие изолированную квантовую систему, до измерения не определены. Не то, чтобы мы их не знали (скрытые), а их просто нет. Между тем, энтропия совокупности двух изолированных систем строго равна сумме их энтропий. Если теперь одна из них квантовая (объект), а другая классическая (прибор) то... Каким способом, хотя бы в принципе, можно проверить постулат, что в результате взаимодействия суммарная энтропия не уменьшилась?

[Munin]

dvb в сообщении #782023 писал(а):

Меня интересует, в какой степени энтропия является физической величиной.

В полной.

dvb в сообщении #782023 писал(а):

В конечном итоге, я бы хотел услышать мнения о том, какой статус должно иметь понятие энтропии в квантовой механике.

Никакой. Понятие энтропии относится к статистической механике, а не к квантовой. Бывают статистические квантовые системы, в них энтропия может быть рассмотрена как макропараметр.

dvb в сообщении #782023 писал(а):

Это значит, что некоторые параметры, характеризующие изолированную квантовую систему, до измерения не определены. Не то, чтобы мы их не знали (скрытые), а их просто нет.

Не надо путать "не определены" и "не существуют". Они существуют, но не в классическом виде (одно конкретное число), а в квантовом (распределение амплитуд вероятностей по нескольким числам, и возможно, по диапазонам).

dvb в сообщении #782023 писал(а):

Между тем, энтропия совокупности двух изолированных систем строго равна сумме их энтропий.

Складывать можно не только числа, но и распределения. Этому учат на курсе теории вероятностей.

[Freude]

Если английский не проблема советую по теме почитать английскую википедию или эту ссылку http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Measuring-the-Entropy-989.html

[Peter_Ivanovitch]

dvb в сообщении #781862 писал(а):

Недавно один приятель вдруг задал мне этот вопрос? Я подумал, подумал, и... Действительно, а как? Странно. Вообще говоря, физические величины принято уметь измерять. А эта... То есть, я не прошу придумать метод измерения полной энтропии чего-нибудь - сколько их там этих скрытых степеней свободы... Ну, хотя бы разности до и после.

Энтропия не является физической величиной.
Это глупость, изобретенная немецким теоретиком Рудольфом Клаузиусом, не имеет никакого отношения к реальной физике.
Вообще говоря, вся современная теоретическая термодинамика - это лженаука, так как она основана на пещерных представлениях о природе теплоты. На самом деле теплота - это не когда быстрые молекулы лупят по академическим лысинам своими степенями свободы. Теплота - это ЭМИ атомов и молекул, особенно газообразных, излучение, которым молекулы постоянно обмениваются, вопреки постулатам Нильса Бора.
Более подробно обо всём этом - поищите статью "Физический смысл адиабатных процессов".
Кроме того, рекомендую посмотреть некоторые темы в других форумах:

Toucan:

Ссылки удалены

Кстати, есть предложение к верующим в энтропию и в теорему Карно немного разбогатеть на этом деле - заработать один миллион рубликов:
[удалено]

[Sergey K]

Цитата:

это лженаука, так как она основана на пещерных представлениях о природе теплоты. На самом деле теплота - это не когда быстрые молекулы лупят по академическим лысинам своими степенями свободы. Теплота - это ЭМИ атомов и молекул, особенно газообразных, излучение, которым молекулы постоянно обмениваются, вопреки постулатам Нильса Бора.

вот это и есть - пещерные представления о физике

[Peter_Ivanovitch]

Sergey K в сообщении #782934 писал(а):

вот это и есть - пещерные представления о физике

То есть Вы чувствуете, как по Вашей лысине лупят своими степенями свободы быстрые газовые молекулы? И от этого Вам становится жарко голове и теплеет на душе?

[Sergey K]

степенью свободы нельзя "лупить"

[Peter_Ivanovitch]

Sergey K в сообщении #782967 писал(а):

степенью свободы нельзя "лупить"

Да что Вы говорите?
А как тогда осуществляется теплообмен между различными телами, согласно взглядам пещерной молекулярно-кинетической теории?
Там как раз рассказываются страшные сказки, как некоторые степени свободы у молекул "вымораживаются"... и еще более несусветные истории рассказывают...

[Toucan]

Peter_Ivanovitch в сообщении #782932 писал(а):

Энтропия не является физической величиной.
Это глупость, изобретенная немецким теоретиком Рудольфом Клаузиусом

Peter_Ivanovitch, предупреждение за агрессивное невежество и пропаганду лженауки.

[Sergey K]

Цитата:

Там как раз рассказываются страшные сказки, как некоторые степени свободы у молекул "вымораживаются"... и еще более несусветные истории рассказывают...

степень свободы это всего лишь мода колебаний. ей нельзя лупить. в ней энергия храниться. а передается энергия при столкновениях конечно. за счет взаимодействия электронных оболочек атомов. я же говорю - у вас пещерные представления о физике. вот с ними вы и боретесь.

[dvb]

Peter_Ivanovitch в сообщении #782932 писал(а):

Вообще говоря, вся современная теоретическая термодинамика - это лженаука, так как она основана на пещерных представлениях о природе теплоты.

Насколько я помню, термодинамика вообще не касается "природы теплоты" - ей вполне достаточно закона сохранения энергии, четырех термодинамических потенциалов и различных параметров тепловых процессов - интенсивных и экстенсивных. Ну, и уравнения состояния. Все, что из нее выводится, проверяемо экспериментально. Непонятно, чем она Вам не угодила - вполне безобидная вещь. В ней совершенно отсутствуют элементы для спекуляций на тему о том, каким манером система, получив энергию, приобретает свою температуру. И как раз в термодинамике энтропия - вполне уместная и пристойная величина. Ее природа изучается в других местах физики - там, вероятно, возможны разного рода паталогические применения этого понятия, особенно если в адиабат поместить всю вселенную разом, но сама термодинамика непорочна, как новорожденный. Как сказано: "Нет плохих вещей, есть плохое оных употребление".

[Munin]

dvb в сообщении #783050 писал(а):

Насколько я помню, термодинамика вообще не касается "природы теплоты"

Та ну? А то, что механическая работа может превращаться в теплоту, это не касается термодинамики?

dvb в сообщении #783050 писал(а):

Ее природа изучается в других местах физики - там, вероятно, возможны разного рода паталогические применения этого понятия, особенно если в адиабат поместить всю вселенную разом, но сама термодинамика непорочна, как новорожденный.

Это типа "если мы понятия не имеем, что это за цифирка, то мы непорочны, а если знаем её смысл, то мы патологичны"?

Насчёт всей вселенной разом: а вы предлагаете её вместо этого в термостат поместить?