Entropi nedir? Termodinamik ile ilişkisi nasıldır?

Bir çok farklı tanımı mevcuttur ama özellikle iki alandan gelen tanım ön plandadır: termodinamik ve istatistik fizik.

Termodinamik tanım entropiyi, termal enerjinin faydalı işe çevrilemeyen kısmı olarak tanımlar. 1800'lü yıllarda Carnot ve Clausius'un termal enerjinin mekanik işe dönüşmesi (ısıdan hareket elde etmek) çalışmaları esnasında ortaya çıkımış bir kavramdır ve temeli, ısı enerjisinin tümü ile mekanik enerjiye dönüşemeyeceği gerçeğine dayanır. Yani, ısı enerjisinin bir kısmı işe dönüştürülebilir, bir kısmı ise dönüştürülemez. İşte bu dönüştürülemeyen kısmı entropi kavramı ile anlatılır. Bunun en bariz görünümü, benzinli ya da dizel motorlarda yakıttan gelen enerjinin tümünün harekete dönüştürülememesidir. Tersinmez süreçlerde entropinin artması, tersinir süreçlerde de değişmemesi şeklindeki termodinamik yasa ısı-iş çevrimlerinin verimi üzerrine sınır koyar. Termodinamik ile ilişkisi bu noktadadır.

İstatistik fizik tanımı ise Boltzmann tarafından verilen, sistemin girilebilir mikro durumlarının sayısının ölçüsü, şeklindeki tanımdır.

Elbette bu iki tanım birbiri ile ilişkilidir. Bu ilişkiyi, sistemi oluşturan atom ya da moleküllerin davranışlarını inceleyerek sistemin makro özelliklerini ortaya koyan istatistik fizik yapar.

Entropi, fizikte bir sistemin mekanik işe çevrilemeyecek termal enerjisini temsil eden termodinamik terimidir. Çoğunlukla bir sistemdeki rastgelelik ve düzensizlik olarak tanımlanır ve istatistikten teolojiye birçok alanda yararlanılır. Basit bir örnek verecek olursak hastalanmak bir entropi, doktora gidip ilaç almak da bir negatif entropi sürecidir. Yani kısaca Entropi=Düzensizlik'dir, sembolü ise S'dir.

Öncelikle merhabalar.

Entropi dediğimiz Termodinamiğin 2. yasası olan bu yasa kısaca şu şekilde çalışır:

Entropi, varlıkların zaman içerisinde düzensizliğe doğru gittiğini gösterir. Maddenin ve canlılığın zaman içerisinde tahrip olması demektir. Entropi açık sistemler ve kapalı sistemler olarak ikiye ayrılır. Açık sistemler (insanlar ve dünya gibi) dışardan aldıkları enerjiyi parçalayarak entropilerini, yani düzensizliğe gidişlerini yavaşlatırlar. Örneğin bir yemek yediğinizde vücudunuza enerji almış olursunuz. Bu enerji vücudunuzun içinde dağılarak düzensizliğe gidişinizi yavaşlatır. Entropi, canlılığın ve cansızlığın yok oluşa doğru gittiğini göstermektedir. Bizim gibi açık sistem olan canlılar, günün birinde entropi'ye yenik düştüklerinden dolayı yaşama işlevlerini yitirirler ve ölüm gerçekleşir. Bunu, sürekli dağınık olan odanızı toplamak zorunda olduğunuzu, toplamadıkça daha çok dağıldığı gibi düşünebilirsiniz. Yani enerji azaldıkça, kaos artmaktadır.

Kaynaklardan detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz.