Sedan slutet av 1800 -talet har fysiker har vetat att överföring av energi från en kropp till en annan är förknippad med entropi. Det blev snabbt klart att denna mängd är av grundläggande betydelse, och så började sin triumferande uppgång som en användbar teoretisk mängd inom fysiken, kemi och teknik. Dock, det är ofta väldigt svårt att mäta. Professor Dietmar Block och Frank Wieben från Kiel University (CAU) har nu lyckats mäta entropi i komplexa plasma, som de nyligen rapporterade i den berömda vetenskapliga tidskriften Fysiska granskningsbrev . I ett system av laddade mikropartiklar inom denna joniserade gas, forskarna kunde mäta alla positioner och hastigheter hos partiklarna samtidigt. På det här sättet, de kunde bestämma entropin, som det redan teoretiskt beskrevs av fysikern Ludwig Boltzmann omkring 1880.

Överraskande termodynamisk jämvikt i plasma

"Med våra experiment, vi kunde bevisa att i det viktiga modellsystemet för komplex plasma, de termodynamiska grunderna är uppfyllda. Vad som är förvånande är att detta gäller mikropartiklar i en plasma, som är långt borta från termodynamisk jämvikt, "förklarar doktoranden Frank Wieben. I sina experiment, han kan justera mikropartiklarnas termiska rörelse med hjälp av en laserstråle. Med hjälp av videomikroskopi, han kan observera partiklarnas dynamiska beteende i realtid, och bestäm entropin från den insamlade informationen.

"Vi lägger därför grunden för framtida grundläggande studier om termodynamik i starkt kopplade system. Dessa kan också användas för andra system. "säger professor Dietmar Block från Institute of Experimental and Applied Physics vid CAU. Ursprunget till denna framgång är till stor del hänförligt till resultaten och diagnostiska tekniker.

Förklara entropi med ett vattenförsök

Ett vardagligt experiment illustrerar entropi:Om du häller en behållare med varmt vatten i en behållare med kallt vatten, blandningen är svalare än varmt vatten, och varmare än det kalla vattnet. Dock, du kan inte ångra denna process - den är oåterkallelig:Vatten vid medeltemperatur kan inte delas upp i en behållare med varmt vatten och en behållare med kallt vatten.

Anledningen till att denna process är oåterkallelig är entropi. Termodynamikens andra lag säger att entropin i ett slutet system aldrig minskar med tiden. Därför, blandningen av varmt och kallt vatten måste öka entropin. Alternativt, entropi kan också associeras med graden av störning eller slumpmässighet. I mycket förenklade termer, man kan säga att system inte förändras till ett mer ordnat tillstånd av sig själva. Någon måste skapa ordning, men oordning kan uppstå av sig själv.