A-M

Entropija – definicija, značenje, pojam

Entropija je jedan relativno na prvi pogled kompleksan pojam, ali se bukvalno može protumačiti kao obrt, okretanje, „obrt ka unutra“, a to je ipak pojam koji se najviše upotrebljava u fizici kao nauci, te je i njegovo tumačenje za laike i one koji slabije poznaju prirodne zakone fitike, još više složen izraz.

Pomenuti pojam je sinonim za neuređenost i nepovratnost energije, te se nekada može pronaći i pored fizike, mehanike i termodinamike, u nekim granama medicine (oftalmologija, psihologija i psihijatrija), a može da ima svoju primenu ili tačnije objašnjenje u nekim praktično vrlo banalnim životnim okolnostima, o čemu će biti više reči u nastavku teksta koji sledi.

Poreklo i definicija pojma entropija

Reč entropija je poreklom iz grčkog jezika, od reči „entrepo“, što je prevedeno kao okretanje, te obrt, obrtanje, ali se pak u fizici ova reč koristi da označi veličinu koja služi kao svojstvena mera neuređenosti sistema i obeležava se slovom „S“.

U tom se smislu, entropija koja je definisana kao veličina „S“, može se odista često baš pogrešno protumačiti i dobiti kao promena entropije odnosno veličina dS, koja je rezultat količnika dQ (što je veličina koja označava promenu količine postojeće toplotne energije u nekom sistemu), i T (koja je veličina koja označava datu termodinamsku temperaturu koja odgovara navedenoj promeni toplote u nekom termodinamskom sistemu).

Međutim, termin entropija i termin promena entropije („dS“), nisu sinonimi, te se po postulatima fizike nikako ne smeju poistovećivati, jer je entropija veličina za sebe, i ona je nepromenljiva mera neuređenosti sistema, i predstavlja kako je navedeno „obrt energije ka unutra“, te označava i nepovratnost utrošene energije i nemogućnost njenog pretvaranja u neki drugi oblik ili u rad.

Pojam kao „stepen mere“ u fizici, koji je drugačije definisan kao „obrt prema unutra“ (misli se na unutrašnjost sistema), prvi je obrazložio 1865. godine Rudolf Julijus Emanuel Klauzijus.

Naime, pojam entropije se u fizici može po Klauzijusu posmatrati kao mera za „vezanu“ energiju unutar nekog zatvorenog sistema, tj kao mera za energiju koja se ne može pretvoritu u rad (te je suprotnost „slobodnoj“ energiji, koja se definiše pojmom ektropija).

Po pravilima fizike i mehanike, entropija je težnja da zatvoreni materijalni sistem, sam sebe prevede u stanje neuređenosti, a pri tome se kao najveća uređenost sistema pretpostavlja sistem temperaturne apsolutne nule.

U jasnijem prevodu, kada je sistem neuređeniji, tada je i sama entropija kao njegova osnovna ili jedinstvena mera, veća.

Entropija u fizici, mehanici i termodinamici – mera neuređenosti sistema

Sredinom XIX veka je ustanovljena prvobitna definicija entropije u termodinamici, kada je Ludvig Bolcman, austrijski fizičar, u svom delu o „kinetičkoj teoriji gasova“, navedeni pojam označio kao stepen toplotnog sadržaja nekog sistema u smislu energije kretanja njegovih osnovnih sastavnih molekula.

Dakle, po tadašnjim principima fizike, mehanike i kinetike, pojam entropije se mogao relativno lako i precizno objasniti:

– prvim zakonom termodinamike, kao činjenica da se energija koja dođe u zatvoreni sistem, delom utroši na rad, a drugim delom utiče na promenu postojeće unutrašnje energije sistema;

– kada su u pitanju dva susedna „fizička tela“, entropija je stanje prelaska toplotne energije sa tela veće temperature na susedno telo koje je manje temperature (dakle, logično sa toplijeg na hladnije).

Međutim, poznata su tri osnovna principa kojima se može pojasniti pojam entropije kao takav, a to su:

– činjenica da se minimalna entropija postiže u stabilnom i sasvim uređenom temperaturnom sistemu, na nivou „apsolutne nule“, što je tačka mržnjenja vode;

– entropija može da bude i označena kao „homogena funkcija“ odnosno kao jedan monotoni parametar za jedinični i kontinuirani porast neprekidne funkcije, koji zavisi od pojedinih tzv ekstenzionih parametara;

– u ravnotežnim stanjima, entropija kao veličina „S“, tj mera neuređenosti sistema, može da dostigne svoju maksimalnu vrednost, samo onda kada se svi slobodni parametri koji definišu entropiju nalaze u svom maksimumu neuređenosti.

Međutim, kada je u pitanju još komplaksnija nauka – termodinamika, entropija se definiše kao ili veličina koja je određena ravnotežom ili neravnotežom ternodinamskog sistema, koji je suštinski određen količinom toplote i vrednošću apsolutne temperature.

Naime, po ovom pravilu, svaki će sistem u jednom određenom trenutku da postigne stanje stalne i pravilne termodinamske ravnoteže, a u čemu mu pak i odgovara maksimalna entropija, kao baš sistem koji odlikuje najveći stepen neuređenosti.

Entropija kao pojam u medicini

Pored pomenutih oblasti fizike, a i dalje sa njima u uskoj vezi, pojam entropije se može pronaći i u medicinskim naukama, kao deo oftalmologije, kod obrade pomoćnog aparata oka, te takođe pak i kao deo teorije o refrakciji i fizičkim osobinama očnog sočiva.

Tako je veoma poznat izraz „entropija oka“, što označava laički rečeno „uvrtanje očnih kapaka ka unutra“, čime dolazi do povređivanja rožnjače trepavicama, te i mogućnosti nastanka ožiljka.

Najčešći uzrok entropije očnik kapaka su infekcija i inflamacija, kada se pak smanji količina rastresitog vezivnog tkiva, te se poveća nakupljanje vezivnog tkiva u procesu oporavka, kada nastane ožiljavanje zalečenih promena, te se kapak sam od sebe okreće prema unutra, i mora se hirurški intervenisati, kako ne bi došlo do trajnih oštećenja vidne funkcije, odnosno do slepila.

Entropija kao pojam u „teoriji organizacije“

Poznata je teorija „haosa“ koju je osmislio i definisao matematičar Šenon, te se tako entropija označava kao jedna vrsta prirodne sile, koja sistem koji je sasvim organizovan dovodi svojim delovanjem u stanje potpune dezorganizacije ili „haosa“.

Dakle, suprotna sila od entropije je anti-entropija, ili negentropija, a koja deluje isključivo putem postavljanja ispravnih postulata i informacija, kako bi se moglo uticati na smanjenje uticaja entropije i na jednostavno ispravljanje njenog uticaja na povećanje društvene dezorganizacije odnosno mere neuređenosti sistema.

Po navedenoj teoriji, ali i po zakonima termodinamike, koji su prvi i razjasnili pojam entropije, neke svoje psihološke teorije su kasnije ustanovili Karl jang i Ilija Prigogin, koji su pak sa stanovišta fizike, pokušali da objasne entropiju kao poremećaj ravnoteže u ljudskom organizmu uopšte, te narušavanje jedne ustanovljene homeostaze, kao takođe i principa fizičke ili psihičke ravnoteže.

Entropija kao pojam koji se može protumačiti kao „svakodnevna pojava“

Iako zvuči po malo nerealno, entropija se može kao definisana veličina pre svega porekla fizike i termodinamike, posmatrati i pronaći mesto i u svakodnevnim događajima.

Na primer, prilikom pada neke osobe ili predmeta sa odrešene visine i na određenu podlogu, menja se ustaljenost i „uređenost“ odnosno rutina, a uz sve to dolazi i do stvaranja određene vrste i količine toplote, koju uzrokuje izmena pomenute ravnoteže, te pri udaru o tlo, mehanička energija podleže zakonima termodinamike i proizvodi toplotnu energiju, kao posledicu kretanja.

Dakle, prilikom svakog procesa koji se u prirodi oko nas dešava, posoji odrešena vrsta energije koja se stvara, i u idealnim uslovima je zbir tih energija konstantan, ali nužno dolazi do stanja prevođenja jedne vrste energije u drugu (mehaničke u kinetičku, kinetičke u toplotnu), te se tada i nužno povećava zbir entropija onih tela koja u proizvodnji energije i imaju učešća.

Realno je da su u prirodi svi procesi koji se dešavaju nužno ireverzibilni odnosno ne mogu da se vrate unazad, te se kao principi navode održavanje energije uz nužno povećavanje entropije.