分からなくなってしまったので再掲します。 なぜエントロピーの定義はQ/Tなのでしょうか？ 定義に対し

分からなくなってしまったので再掲します。

なぜエントロピーの定義はQ/Tなのでしょうか？
定義に対してなぜと質問するのはあまり宜しくないかもしれません。
特にエントロピーについては研究の結果どうやらQ/Tという物理量が関与してくるとこから個別に定義されたと聞きました。
なぜなどと言われてもそういうものだと言われてしまえばそれまでですがエントロピーは乱雑さを表すそうなので、なぜ吸収熱量を絶対温度(熱を受け取る物体の熱を受ける前の温度)で割ると乱雑さを表す指標になるのかフワッとしてても良いので教えて欲しいです。

自分で少し考えてみたのですが受ける熱量が同じ時(dQ>0)元々の温度が高い方が散らばり具合は変化しにくいというのが上手く納得いきません。

高校生ですので専門的なことを言われると分からない可能性があります。
どうか御容赦ください。

No.5 回答者： konjii 回答日時： 2019/09/16 08:13

熱力学から得られたエントロピーはあまり実用的ではありません。

統計力学で得た解釈は自然現象を上手く説明しました。例えば、水酸化ナトリウムを水に溶かすと発熱なのに
食塩は水に溶かすと、吸熱です。エネルギーの安定な方向にしか向かわないはずなのに、食塩は逆らって水に溶けます。この一見矛盾した自然現象を説明したのが統計力学のエントロピーです。
書籍「長生きの科学」の第四章の７８ページ辺りにエントロピーについて分かり易く書かれているので、参考にしては如何でしょう。

この回答へのお礼

返信ありがとうございます。
読んでみたいと思います。

お礼日時：2019/09/16 18:50

No.4 回答者： ナッキーナッキー 回答日時： 2019/09/15 16:41

>なぜエントロピーの定義はQ/Tなのでしょうか？

これは、ちょっと違います・・・Ｑ／Ｔをエントロピーと名付けたんです。
クラウジウスという人が、熱力学の研究過程で、Ｑ／Ｔという量が頻繁に出てくる事から、
これは熱力学的性質を表す量なのではないか・・・って、ことで、これにエントロピーと名前を付けました。
ですから、エントロピーは、元々熱力学的性質を表す”何か”なんです。
その後、ボルツマンによって、気体分子運動論（正確には、統計力学）の上では、
エントロピーはk・logW（k：ホルツマン定数、W：分子のとりうる状態数）で表される事が見いだされました。
この式から、エントロピーが乱雑さと結びつけて言われるようになったんですね。

＞エントロピーは乱雑さを表すそうなので

確かに”乱雑さ”と結びつけられて説明される事が多いですが、
これをそのまま鵜呑みにしてはいけません。
これは、あくまでも通俗科学的な説明でしかないからです。
だって・・・じゃあ、なんで、logを使って表されるのか？
なんで、kがかけ算されているのか？・・・乱雑さを単に表すのならＷだけでいいじゃん・・・。
って、事ですね。

ですから、Ｑ／Ｔを乱雑さと関係付けようとしても、正直言って意味は無いと思います。
”乱雑さ”はS=klogWのイメージでしかないからです。

この回答へのお礼

そうなんですか、、、
化学平衡の法則を導出しようとここ見たのですがどうしてもエントロピーの式の形だけ理解が出来なくてここで何とか簡単でもいいから理由が欲しいと思ったんですがね、、、

如何せん公式を暗記するのは大嫌いなので煩わしいですが受験のためと割り切って大学でもの物理を楽しみにしたいと思います。

お礼日時：2019/09/15 22:43

No.3 回答者： s_hyama 回答日時： 2019/09/15 13:51

宇宙全体のエネルギー／真空の温度＝平衡過程における熱力学的乱雑さが増えても、

エネルギーが減るわけではないので情報量の増加になっているのでしょう。

これはベースとなる実際の光速が、今の観測者の光速度より約1,292倍は速いことを意味し、時間軸方向の運動の差異＝観測者が収縮した分が宇宙論的赤方偏移してみえる。　これでビッグバン宇宙論が持つ平坦性問題[14]をインフレーション仮説なしで解決というか、今も超光速度のインフレーション状態ともいえる。
https://blog.goo.ne.jp/s_hyama/e/9f92b7bc5cf7e4a …

この回答へのお礼

申し訳ありません。
全く理解出来ません。
もう少し簡単にお音が出来ますでしょうか？

お礼日時：2019/09/15 22:41

No.2 回答者： chiha2525 回答日時： 2019/09/15 11:48

エントロピーというのは、よく分からないですよね。

よく分からないからと拒絶してしまうと、そこで終わりです。若い時の私にも、あなたのように受け入れる度量があれば・・ｗ

エントロピーの話を漁っていると、ときどき情報量というのが出てきたりします。それでエントロピー云々と言われて、何のことやら？と思うかもしれません。じつはエントロピーには熱力学的エントロピーと情報エントロピーという、由来のまったく異なる２つのエントロピーがあるのです。ではなぜ同じ名前で呼ばれているかと言うと、中身（数式）がまったく同じなんですね。なので今では熱力学的エントロピーと情報エントロピーを、同一視して考えています。ブラックホールの話で、情報がどこに消えるのか～とかエントロピーが～とか言ってるのは、情報エントロピーのほうですね。

余談でした♪

この回答へのお礼

高校の物理化学をやっているだけでもなぜ？が生まれてしまい調べているとどんどん沼にハマってどれだけ時間が過ぎたことかわかりません^^;
受験生ですから時間との勝負であまり深入りしない方が良いというのはわかっているですが止められません(笑)
早く大学にいって回答者さんが仰ったようなことを時間いっぱい学んでみたいです。

情報と熱力学が結びつくなんて不思議です。何気に今の無知な状態の浅い考えでは熱力学と情報について研究したいな～などと夢見ております(笑)

お礼日時：2019/09/15 22:41

No.1 回答者： konjii 回答日時： 2019/09/15 09:55

あのね、

ニコラ・レオナール・サディ・カルノーが熱機関の研究のために思考実験として カルノーサイクルを研究したことに遡ります。後にウィリアム・トムソンにより再度研究されて熱力学第二法則、エントロピー等の重要な概念が導き出されることになったとさ。
そのサイクル（可逆過程）は、kaifishingさまご自分で確認してください。
ここで、カルノーサイクルの理論熱効率（カルノー効率） η は、2つの熱源の温度のみで決まり、
η＝W/Qｈ＝（Qh-QL）/Qh=1-QL/Qh=1-TL/Th
理想気体による等温膨張において、高温・低温部それぞれの体積変化による仕事量を計算し、その比を取ると、
Qh=P₁ΔV₁＝ｎRTｈ
QL=P₂ΔV₂＝ｎRTLから
QL/Qh=TL/Thが得られる。この式を変形すると
QL/TL=Qh/Thが得られる。
この量は、任意の高温部から出入りした熱量と任意の高温部の温度の比は一定であることになります。このような量は熱力学の状態量であるので、
QL/TL=Qh/Th＝S（エントロピーと呼ぶ）としました。
とさ
エントロピーは乱雑さを表すことに気が付いたのは近年で、マクスウエルやボルツマンらによって、統計力学で詳しく調べられました。

この回答へのお礼

エントロピーにカルノーサイクルが不可欠であるということは承知ですがそこまで踏み込むと沼にハマると思い何とかこの簡潔なQ/Tだけでエントロピーという深い深淵にその片鱗だけでも理解しようと思ったのですがそれは難しかったようです^^;

お礼日時：2019/09/15 22:37