اېنټروپي

اټروپي (په انگرېزي : Entropy)د لاتیني کلمې entropia څخه د بدلون په مانا اخیستل شوی ده. نوموړی کمیت (څومره والی) د لومړي ځل لپاره په ترموډاینمک کې د انټروپي د انتشار او خپرېدو د غیر رجعي والي د اندازې د ټاکلو لپاره وکارول شو. انټروپي په S سمبول سره ښيي او J/mol.k سره اندازه کېږي، چې J- جؤل، mol ـ مول، K- د تودوخې درجه په کالوېن سره ښيي . کلازيوس (Clausius)د لومړي ځل لپاره په ۱۸۶۵م زېږیز کال کې د انټروپي کمیت (څومره والی) په ترموډاینمک کې وکاراوه . نوموړي وښودله چې د تودوخې په کار د فیزیکي ټاکلې قانونمندۍ لرونکې ده ، چې هغه د ترموډاینمک د دوهم قانون په بڼه داسې بیانوي :

Ds={\frac {\delta {q}_{rev}}{T}}

Ds د انټروپي ډېر لږ بدلون ، {\delta{q}_{rev}} د تودوخې لږه کچه چې تبادله شوې وي او T د تودوخې ثابته درجه ده. معادله وروسته له انټیگرال نیولو څخه په لاندې ډول ده :

{delta}S={\frac {q}{T}}+C

په دې رابطه کې C انټيگرال ثابتوي . کله چې سیسټم د q اندازه د تودوخې په بدلولو سره د A حالت څخه B ته بدلون ومومي په هغه صورت کې د معادلې ټاکلي انټيگرال لاندې بڼه خپلوي :

{delta}S={S_{B}}-{S_{A}}={\frac {q}{T}}

له پورتنیو معادلو څخه داسې وایبره په لاس راځي چې د انټروپي بدلونونه ΔS د تودوخې درجې T تابع نه وي . او د اډيابېټک لړۍ 0=q په مهال انټروپي بدلون نه مومي 0=ds او ویلای شو چې په اډيابېټک لړۍ کې د انټروپي قیمت ثابت وي . S=Cost هغه لړۍ دي چې په هغې کې انټروپي ثابت وي د آيزوانټروپک Isoentropic په نوم يادېږي . په انډوترمک لړیو کې د تودوخې اندازه او د تودوخې درجې له نسبت سره مساوي کېږي . د بېلگې په توگه ، د اوبړنو(مایعاتو) د ایشېدلو لړۍ د انټروپي بدلونونه په ثابت فشار کې د تړمښت (تبخیر) د تودوخې اندازه λV د تړمښت د تودوخې له درجې سره مساوي کېږي .

انټروپي يو علمي مفهوم او د اندازې وړ يوه فزيکي ځانګړتيا ده، چې په خورا عام ډول د ګډوډۍ، ناڅاپي والي او نامعلومتيا په يو حالت سره مل وي. ياده اصطلاح او مفهوم له لرغوني ترموډيناميک [د تودوخه قوې] نه په بېلو څانګو اوبرخو کې کارول کېږي، چې په لومړي ځل په احصائيوي فزيک کې د مايکروسکوپيک تشرېح او د معلوماتو نظريې د اصولو په اړه په رسمي ډول وپېژندل شوه. دا اصطلاح په کيميا، فزيک، د هوا پوهې، اقليمي بدلون او په لرې اړيکو کې د معلوماتو د لېږد په ګډون په معلوماتي سيستمونو کې د اوږدو کاريالونو بنسټ اېښی دی. ^[۱]

د تودوخي قوې مفهوم د تودوخي قوې د دندې او د تودوخې پټ ځواک په نومونو، په ۱۸۵۰ ز کې سکاتلنډي پوه او انجنير Macquorn Rankine ته ورګرځېده. په ۱۸۶۵ ز کې د تودوخي قوې د برخې مخکښ بنسټګر جرمني فزيکپوه Rudolf Clausius ياده اصطلاح (انتروپي) سملاسي تودوخه درجې ته د تودوخې د يوې خورا کوچنۍ اندازې وېش برخې (خارج قسمت) په توګه راوپېژنده. نوموړي ياده اصطلاح په جرمني ژبه کې (verwandlungsinhalt) وبلله او ذکر شوې اصطلاح يې د بدلېدونکې محتوا او اندازې په توګه په بنسټيز ډول تشرېح کړه او وروسته يې د بڼې بدلولو لپاره له يو يوناني ویی نه د انټروپي (entropy) اصطلاح اختراع کړه. مايکروسکوپيک قانون او جوړښت ته په ورګرځېدلو سره، Clausius په ۱۸۶۲ ز کې ياد مفهوم د معنا disgregation په توګه وژباړه. ^[۲]^[۳]

د انټروپي يوه پايله دا ده، چې معلوم پړاوونه بېرته نه راګرځېدونکي او ناممکن دي، چې د انرژي د ساتنې نه د تېري نه کولو له غوښتنې نه يوې خواته؛ ورستنی هغه يې د تودوخې قوې په لومړي قانون کې څرګند دی. انټروپي د تودوخې قوې لپاره مرکزي ونډه لري، چې بيانوي چې بې اختياره او په خپل سر اوښتون ته د ګوښه شويو سيستمونو انټروپي په وخت سره ځکه نه شي کمېدلی، چې دوی تل د تودوخي قوې د توازن په حالت کې تر لاسه کېږی ،چې انټروپي په کې تر ټولو لوړه وي.

اسټراليايي فزيکپوه Ludwig Boltzmann، انټروپي د يوه سيستم د انفرادي اتومونو او ماليکونو د ممکنه مايکروسکوپيک ترتيباتو او حالتونو د عدد او ګڼې د اندازې په توګه تشرېح کړی دی، چې د سيستم په مايکروسکوپيک حالت سره سمون کوي. نوموړي په دې ډول د تودوخي قوې يوې نوې څانګه او برخه کې د احصائيوي ميخانيک په نامه د احصائيوي ګډوډۍ او شونتيا وېش مفهوم راوپېژانده او د مايکروسکوپيک غبرګونونو تر منځ يې اړيکه وموندله ،چې د يو منځني ترتيب او حالت په اړه په يو ورته ثابت يا کنسټانټ (د Boltzmann constant) سره د يو ساده لوګاريتمي قانون په بڼه کې په مايکروسکوپيک ډول د پام کې نيولو وړ چلند ته بدلون کوي، چې همدا د واحدونو د معاصر نړيوال سيستم لپاره د نړيوالو ثابت يا constants له ډلې نه دی.

په ۱۹۴۸ز کې د Bell لابراتوارونو پوه Cluade Shannon د مايکروسکوپيک نامعلومتيا او د لرې واټن اړيکو په اشارو کې د معلوماتو د ناڅاپي له لاسه ورکولو ستونزې د ډېروالي اندازه کولو يو ورته احصائيوي مفهوم ته وده ورکړه. Shannon د John von Neumann په غوښتنه دې هستۍ ته احصائيوي ميخانيک کې د انټروپي په توګه په ورته چلند کې د دې کارونې ته د له لاسه وتليو معلوماتو نوم ورکړ او د معلوماتو نظريه يې وزېږوله. دا تشرېح د انټروپي د مفهوم د يوه نړيوال پېژند په توګه پېژندل شوی دی. ^[۴]

تاريخچه

فرانسوي رياضي پوه Lazare Carnot «د توازن او حرکت بنسټيز اصول» تر سرلیک لاندې د خپل ۱۸۰۳ ز کال مقاله کې وړانديز وکړ، چې د خوځنده برخو چټکتياوې او خوځېدل په هر ماشين کې د فعاليت د شېبې له لاسه ورکولو استازولي کوي او په هر طبيعي پړاو کې د ګټورې انرژي د ګډوډۍ پر وړاندې يو ذاتي کږلون (ميلان) شته. په ۱۸۴۲ ز کې د ياد فعاليت پر بنسټ د Lazare زوی Sadi Carnot «د اور د خوځنده ځواک په اړه غبرګونونه» مقاله خپره کړه، چې دا يې ثابتوله، چې په ټولو تودو ماشينونو يا انجنونو کې هر کله چې کالوريک (اوس ورته تودوخه وايي) د تودوخې درجې د يو توپير په واسطه ښکته کېږي (غورځېږي)، کار يا خوځنده ځواک د دې د ښکته کېدنې له عملونو نه له يو تود يا سوړ جسم نه توليد شي. نوموړي د اوبو په يو څرخ کې د اوبو تويېدنې د څرګوالي په اړه يو ورته والی وکاراوه. دا د تودوخي قوې دويم قانون ته يوه لومړنۍ کتنه وه. Carnot خپل د تودوخې نظريات د ۱۸ مې پېړۍ د لومړيو «نيوټني فرضيې» پر بنسټ رامنځته کړل، چې له مخې يې تودوخه او رڼا دواړه د مادې د نه ويجاړېدونکو بڼو ډولونه وو چې د بلې په واسطه راښکل شوي او دفع شوي دي. د Sadi Carnot نظريات د Count Rumford د معاصرو نظرياتو په پلوۍ وو. رمفورډ په ۱۷۸۹ ز کې څرګند کړل، چې تودوخه د اصطکاک په واسطه ځکه رامنځته کېدلی شي، چې cannon سوري په ماشين سره جوړ شوي وي. کارناټ (Carnot) دا استدلال وکړ چې: که د کارنده مادې جسم، لکه د بړاس يا بخار د جسم غوندې د يو بشپړ انجن دوران په پای کې بېرته خپل اصلي حالت ته وروګرځي، «د کارنده جسم په حالت کې هيڅ بدلون نه پېښېږي».^[۵]^[۶]

په ۱۸۴۳ز کې د James Joule د تودوخې اصطکاک له ازمېښتونونه د تودوخي قوې لومړنی ترلاسه شوی قانون د انرژي مفهوم او په ټولو پړاوونو کې د هغه ساتنه څرګندوي، که څه هم لومړنی قانون په بېل ډول د اصطکاک او ګډوډۍ د اغېزو په ګڼلو او محاسبه کې مناسب نه دی.

په ۱۸۵۰ او ۱۸۶۰ز لسيزو کې جرمنی فزيکپوه Rudolf Clausius د دې انګېرنې په اړه نيوکه وکړه، چې په کارکوونکې (کارنده) جسم کې هيڅ بدلون نه پېښېږي او دې بدلون ته يې د ګټورې تودوخې د ذاتي له لاسه ورکونې د طبيعت پوښتلو په واسطه چې کله کار بشپړ شي، يو رياضيکي تعبير ورکړ(لکه د اصطکاک له امله توليد شوې تودوخه). نوموړي خپلې مشاهدې د انرژي د يوې بېلې او ګډې وډې کارونې په توګه تشرېح کړل، چې په يوه ورته محتوا يا اندازه (جرمني کې د Verwandlunssinhalt نومول کېږي) کې د حالت د يو بدلون پر مهال د کيمياوي نوعو د تودوخي قوې سيستم يا کارکوونکي جسم کې اغېزه کوي. دا نظر د پخوانيو هغو خلاف و، چې د نيوټن د نظرياتو پر بنسټ وې او له مخې يې تودوخه د کتلې په درلودلو سره له منځه تلونکې نه وه. Clausius وموندل؛ دا چې د بخار يو ماشين کې بړاس يا بخار له ننوتلو (مدخل) نه وتلو ته خپرېږي، بې ګټې (د کارونې نا وړه) انرژي زياتېږي. د energy په ويی کې د en له مختاړی او له يوناني ويي (τροπή [tropē]) نه په يو خپور شوي قاموس کې د اوښتنې او بدلون په توګه ژباړل شوی دی او په جرمني کې د Verwandlung په توګه وړاندې شوی دی؛ دا هغه ويی دی، چې انګليسي ته د ورته والي په توګه ژباړل شوی دی. Clausius په ۱۸۶۵ ز کې د دې هستۍ نوم د انټروپي په توګه رامنځته اواختراع کړ. ياد ويی په ۱۸۶۸ز کې د انګليیسي ژبه کې ومنل شو. ^[۷]^[۸]^[۹]

له دې وروسته ځينو پوهانو: لکه: Ludwig Boltzmann، Josiah Willard او James Clerk Maxwell انټروپي ته احصائيوي بنسټ ورکړ. Boltzmann په ۱۸۷۷ ز کې د خيالي ګاز د ذرو د يوې ډلې د انټروپي اندازه کولو په موخه يو شونې لاره په ډاګه کړه، چې نوموړي په کې انټروپي د کوچنيو حالتونو د شمېر طبيعي لوګاريتم ته د تناسب وړ په توګه لکه ګاز يې چې نيولی (اشغالولی) شي؛ راوپېژنده. په دې پېژندنه کې د تناسب وړتيا ثابت (proportionality constant) چې د Boltzmann constant ورته وايي، د واحدونو د نړيوال معاصر سيستم يو له نړيوالو ثابتونو نه دی. له دې وروسته د E پر N ورته سيستمونو باندې د ورکړل شوې اندازې انرژي د خپرېدنې د مشخص کولو په موخه د احصائيوي تودوخي قوه کې بنسټيزه ستونزه لا هم شته. يوناني رياضيپوه (Constantin Carathéodory) د لوريو (مسيرونو) او بشپړوونکي په نومونو، انټروپي د بېرته نه راګرځېدلو په يوې رياضيکي پېژندنې پورې وتړله.

سرچینې

↑ Wehrl, Alfred (1978-04-01). "General properties of entropy". Reviews of Modern Physics. 50 (2): 221–260. Bibcode:1978RvMP...50..221W. doi:10.1103/RevModPhys.50.221.
↑ Truesdell, C. (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics 1822–1854, Springer, New York, ISBN 0-387-90403-4, page 215.
↑ Brush, S.G. (1976). The Kind of Motion We Call Heat: a History of the Kinetic Theory of Gases in the 19th Century, Book 2, Statistical Physics and Irreversible Processes, Elsevier, Amsterdam, ISBN 0-444-87009-1, pp. 576–577.
↑ Arieh Ben-Naim, A Farewell to Entropy: Statistical Thermodynamics Based on Information, World-Scientific Publishing Co., Singapore, 2008, ISBN 978-981-270-706-2
↑ "Carnot, Sadi (1796–1832)". Wolfram Research. 2007. نه اخيستل شوی 24 February 2010.
↑ McCulloch, Richard, S. (1876). Treatise on the Mechanical Theory of Heat and its Applications to the Steam-Engine, etc. D. Van Nostrand.
↑ Clausius, Rudolf (1850). "Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen". Annalen der Physik. 155 (3): 368–397. Bibcode:1850AnP...155..368C. doi:10.1002/andp.18501550306. hdl:2027/uc1.$b242250. [On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat] : Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie
↑ Liddell, H.G., Scott, R. (1843/1978). A Greek–English Lexicon, revised and augmented edition, Oxford University Press, Oxford UK, ISBN 0198642148, pp. 1826–1827.
↑ Clausius, Rudolf (1865). "Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie (Vorgetragen in der naturforsch. Gesellschaft zu Zürich den 24. April 1865)". Annalen der Physik und Chemie. 125 (7): 353–400. Bibcode:1865AnP...201..353C. doi:10.1002/andp.18652010702. "Sucht man für S einen bezeichnenden Namen, so könnte man, ähnlich wie von der Gröſse U gesagt ist, sie sey der Wärme- und Werkinhalt des Körpers, von der Gröſse S sagen, sie sey der Verwandlungsinhalt des Körpers. Da ich es aber für besser halte, die Namen derartiger für die Wissenschaft wichtiger Gröſsen aus den alten Sprachen zu entnehmen, damit sie unverändert in allen neuen Sprachen angewandt werden können, so schlage ich vor, die Gröſse S nach dem griechischen Worte ἡ τροπή, die Verwandlung, die Entropie des Körpers zu nennen. Das Wort Entropie habei ich absichtlich dem Worte Energie möglichst ähnlich gebildet, denn die beiden Gröſsen, welche durch diese Worte benannt werden sollen, sind ihren physikalischen Bedeutungen nach einander so nahe verwandt, daſs eine gewisse Gleichartigkeit in der Benennung mir zweckmäſsig zu seyn scheint." (p. 390).

[1] Wehrl, Alfred (1978-04-01). "General properties of entropy". Reviews of Modern Physics. 50 (2): 221–260. Bibcode:1978RvMP...50..221W. doi:10.1103/RevModPhys.50.221.

[2] Truesdell, C. (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics 1822–1854, Springer, New York, ISBN 0-387-90403-4, page 215.

[brush1976-3] Brush, S.G. (1976). The Kind of Motion We Call Heat: a History of the Kinetic Theory of Gases in the 19th Century, Book 2, Statistical Physics and Irreversible Processes, Elsevier, Amsterdam, ISBN 0-444-87009-1, pp. 576–577.

[ben-naim-4] Arieh Ben-Naim, A Farewell to Entropy: Statistical Thermodynamics Based on Information, World-Scientific Publishing Co., Singapore, 2008, ISBN 978-981-270-706-2

[5] "Carnot, Sadi (1796–1832)". Wolfram Research. 2007. نه اخيستل شوی 24 February 2010.

[6] McCulloch, Richard, S. (1876). Treatise on the Mechanical Theory of Heat and its Applications to the Steam-Engine, etc. D. Van Nostrand.

[Clausius-7] Clausius, Rudolf (1850). "Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen". Annalen der Physik. 155 (3): 368–397. Bibcode:1850AnP...155..368C. doi:10.1002/andp.18501550306. hdl:2027/uc1.$b242250. [On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat] : Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie

[8] Liddell, H.G., Scott, R. (1843/1978). A Greek–English Lexicon, revised and augmented edition, Oxford University Press, Oxford UK, ISBN 0198642148, pp. 1826–1827.

[Clausius_German-9] Clausius, Rudolf (1865). "Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie (Vorgetragen in der naturforsch. Gesellschaft zu Zürich den 24. April 1865)". Annalen der Physik und Chemie. 125 (7): 353–400. Bibcode:1865AnP...201..353C. doi:10.1002/andp.18652010702. "Sucht man für S einen bezeichnenden Namen, so könnte man, ähnlich wie von der Gröſse U gesagt ist, sie sey der Wärme- und Werkinhalt des Körpers, von der Gröſse S sagen, sie sey der Verwandlungsinhalt des Körpers. Da ich es aber für besser halte, die Namen derartiger für die Wissenschaft wichtiger Gröſsen aus den alten Sprachen zu entnehmen, damit sie unverändert in allen neuen Sprachen angewandt werden können, so schlage ich vor, die Gröſse S nach dem griechischen Worte ἡ τροπή, die Verwandlung, die Entropie des Körpers zu nennen. Das Wort Entropie habei ich absichtlich dem Worte Energie möglichst ähnlich gebildet, denn die beiden Gröſsen, welche durch diese Worte benannt werden sollen, sind ihren physikalischen Bedeutungen nach einander so nahe verwandt, daſs eine gewisse Gleichartigkeit in der Benennung mir zweckmäſsig zu seyn scheint." (p. 390).

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]