Račinec

Co to je entropie?

ENTROPIE

První zákon termodynamiky
je obecná formulace zákona zachování energie. V uzavřeném, izolovaném systému se celkový energetický obsah nemění, energie nevzniká ani nezaniká, pouze mění svou podobu. Tento zákon zachování nám však k hlubšímu pochopení věcí nepostačí.

Druhý zákon termodynamiky

Pojem entropie zavedl v roce 1865 německý fyzik Rudolf Clausius (1822-1888): "Die Energie der Welt ist konstant, die Entropie strebt einem Maximum zu" (Energie světa, uzavřeného systému se nemění, je konstantní, entropie směřuje k maximální hodnotě). Entropie je slovo pocházející z řeckého slova pro změnu formy, umožňuje sledovat míru nevratnosti děje. Entropie může při samovolných změnách izolovaných systémů pouze zůstat beze změn, nebo růst. Entropie popisuje degradaci tepla, ke které dochází u nevratných změn. Teplo nelze zcela převádět v práci, obráceně ano.

Entropie je stavovou veličinou, změna entropie závisí pouze na počátečním a konečném stavu. Při všech přeměnách energie dochází ke ztrátám a k postupné degeneraci energie a nárůstu entropie. Degeneraci lze chápat jako ubývání schopnosti konat práci. Na základě těchto ztrát, při přeměně vázané energie v použitelnou a pak rozptýlenou a již nepoužitelnou energii, se uvolňuje teplo a další emise, které řád v ekosféře mění na chaos a v konečném důsledku v tepelnou smrt.

Při teplotě absolutní nuly T = 0 K (-273,15 °C) nabývá entropie pro všechny termodynamické systémy téže hodnoty, kterou je možno položit rovnu nule, žádné volné elektrony, žádný pohyb a žádný chaos (Třetí zákon termodynamiky). Absolutní nulová teplota je mezní teplotou, k níž se můžeme velmi těsně přiblížit, ale nemůžeme ji dosáhnout.

CO TO JE ENTROPIE?
Někdo může mít pocit, že zmíněná otázka ještě nebyla zodpovězena. Z předchozího odstavce je zřejmé, že entropie je užitečná veličina, která slouží jako nástroj pro chápání druhého zákona termodynamiky a výpočty s tím spojené. Podobně jako otázka: "Co to je energie?", která nám může dělat podobné problémy, dojdeme k závěru, že chápání těchto pojmů je spojeno především s jejich využíváním

Pokud přijdou do styku dvě tělesa, jedno teplé a druhé studené, předají si teplo. Původní teplé zaznamená úbytek entropie a původní studené zaznamená nárůst entropie. Celková entropie obou těles však naroste, protože dojde k degradaci energie, klesne teplota. Z toho plyne, že vše ve vesmíru směřuje k nárůstu entropie, která v komplexním pojetí pouze narůstá společně s chaosem a dezorganizací. To je problematika, která se netýká pouze techniků, ale také filozofů apod.

ENTROPIE V DENNÍM ŽIVOTĚ
Entropie je tedy mimo jiné definována jako míra neuspořádanosti systému a je možné na ni pohlížet a měřit ji jako chaos, dezorganizaci systému. Pojem entropie se v běžném životě nevyužívá v takové míře jako když se bavíme o energii a její přeměně, přesto by se náramně hodila k popisu určitého chování a snažení. Využití tohoto pojmu v netechnických oblastech není ničím novým a bylo na toto téma napsáno několik článků a dokonce knih. Ukažme si tedy několik příkladů ze života, kde entropii a její nárůst lze snadněji pochopit, a také využít pro popis děje.

Lidé efektivně využívající svůj čas, neznající chaos, oplývají nízkou entropií a vysokou organizovaností. Mají pro každou věc své místo a stojí je minimum energie cokoli najít. Zmatkaři věčně něco hledající a chodící všude pozdě žijí vysoce entropický a namáhavý život plný stresu a únavy. Trvá jim několik minut, někdy i hodin, než najdou ve své kanceláři potřebný dokument a při defektu na dálnici většinou nemají rezervu nebo hever. Lidé s vysokou entropií jsou vždy ve spěchu a vše dělají na poslední chvíli.

Knihovna, ve které jsou knihy pěkně uspořádané v jednotlivých regálech podle autorů a typu literatury, je nízko-entropická knihovna. V knihovně bez systému, kde nemohu najít žádanou publikaci, strávím spoustu času a ohrožuji tím navíc svou nervovou soustavu. Takovou knihovnu lze klasifikovat jako vysoce-entropickou.

Víme, že mechanické tření je vždy doprovázeno produkcí entropie a snížením výkonu. Můžeme to zevšeobecnit na denní život. Když to v osobním životě nebo v práci "skřípe", neboli jde ztuha, přináší to nárůst entropie a nevěstí to pochopitelně nic dobrého. Špatné vztahy na pracovišti snižují produktivitu a zvyšují entropii. Doufejme, že budeme jednou schopni objevit procedury ke kvantifikaci entropie generované při netechnických procesech a možná i označit její primární zdroje a hodnotu.

Také víme o volné expanzi (nebo explozi) a nekontrolovatelných chemických reakcích, generujících entropii, které jsou vysoce nevratné. Podobně jako bezuzdné otevření úst a vyslovení určitého, afektem podpořeného, výroku doprovázeného nárůstem entropie a nenapravitelnou škodou na mezilidských vztazích. Pošlete-li jednou svého šéfa kamsi, těžko se to dá vrátit se slovy já to tak nemyslel, entropie naroste až do výše vaší výpovědi.

Závěr
Entropie a její nárůst v přírodě, v uzavřeném systému našeho životního prostředí charakterizuje naši cestu k zániku a sebedestrukci. Z energetického pohledu je využívání neobnovitelných energetických zdrojů, jaderné energie a prostředků, které převyšují přirozenost přírody zatěžující naše životní prostředí. Toto zatížení neustále narůstá společně s entropií a chaosem v podobě hurikánů, nadměrného tepla, sucha nebo dešťů. Příroda sama o sobě nezná chaos, má svůj pevný řád a jen my jej společně s nárůstem entropie vytváříme, protože využíváme fyzikálních zákonitostí do krajních mezí, které nejsou k životu zapotřebí.

Jediným výrazným primárním zdrojem energie na Zemi, který nezpůsobuje nárůst entropie je energie slunečního záření. Slunce si svou entropickou daň zaplatí svým zánikem za miliardy roků a my s ním, pokud nezanikneme mnohem dříve vlivem vlastního chaosu, neuspořádanosti, nevratnosti a entropie a nejen té energetické.