エントロピーについて

エントロピーについていろいろ以前にも書き込みがありましたが、なかなか理解できません。
どなたか簡単に教えていただけませんでしょうか？

No.1 回答者： timetime 回答日時： 2001/09/27 17:06

　エントロピーこの意味は色々ありますが、

化学的なものを言うと原子・分子・粒子などの
動きが複雑か単純かの違いです。
熱によりエネルギーを得た原子・分子・粒子は
複雑に動き回ります。この状態が〔エントロピー指数高い〕。
エネルギーを持ってなく、ゆるやかな動きが〔エントロピー指数低い〕。
ということになります。
これ以上簡単にいえませんごめんなさい。

No.2 回答者： yukitti 回答日時： 2001/09/27 17:13

簡単に言いますと、系の乱雑さの事を言います。

例えば、細い水道蛇口から水を出す時、勢いよく出すとドバドバと円状に広がってでますよね？少しだけ蛇口を開くと、蛇口の穴の大きさの分だけ出てきますよね？これでエントロピーについてみてみると、前者がエントロピーが大きく、後者が小さいのです。
　つまり、自然に逆らって、余計な分が大きいほどエントロピーが大きいのです。

No.3 回答者： rei00 回答日時： 2001/09/27 18:35

　エントロピ－のどんな所が理解できないのでしょうか？

　過去の質問や回答を引用されても良いと思いますが，それを具体的にお示しになった方が望みの回答が得られやすいと思いますが。

この回答への補足

概念といいますか、頭にイメージが全く思い浮かびません。
何物なのかがよくわかっておりません。

補足日時：2001/09/27 19:00

No.4 回答者： pompompurin 回答日時： 2001/09/27 23:58

部屋が汚い＝エントロピーが大きい

部屋がきれい＝エントロピーが小さい

部屋を掃除すると部屋のエントロピーは減るけど、掃除する人の内部にエントロピーが増えます。つまりエントロピーの総量は減りません。

掃除する人のことを「マックスウェルの悪魔」といいます。

No.5 回答者： loveobo 回答日時： 2001/09/28 00:30

過去の質問、少し見てみましたが、エントロピーの概念に悩んでいる方が

検索結果から良回答を拾い出すのは至難の技という気がして、投稿します。

私が熱力学を勉強したのは２０年も前ですが (→経験者・自信なし)、
エントロピーの概念がよくわからぬまま、無理やり自分を納得させた
憶えがあり、懐かしいです。ひとことで言えば、エントロピーは
「乱雑さ」の指標で、自然現象は放っておけばエントロピーが増大
する方向に動いていきます。これに逆らってエントロピーを減少させる
にはエネルギーが必要です。

参考ＵＲＬにある「放っておくと部屋が散らかる」という例え話や
「夏場にクーラーを消したら・・・」は、わかりやすい説明と思います。

そちらをお読みいただきましたら、エアコンをつけてオンザロックでも
やりましょう。エアコンは、エントロピー増大の法則に逆らって、室内の
熱を温度の高い室外に排出しなければなりません。エントロピーを減少
させるために、電気代を喰い、室外機は室温より熱い風を吹き出すのです。
与太話をしいてる間に、氷が解けてきましたね。分子がキチンと並んだ氷
から、分子がフラフラ動いている（液体の）水に変わる・・・　ほら、
エントロピーが増大している。

私の説明に若干のゴマカシがあるかもしれませんが、平易かつ厳密に説明
するとなると、私の怪し気な記憶では足りません。　いかがでしょうか？

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=90296

No.6 回答者： rei00 回答日時： 2001/09/28 09:38

rei00 です。

補足拝見しました。

> 概念といいますか、頭にイメージが全く思い浮かびません。
> 何物なのかがよくわかっておりません。

と，いう事ですので，次の本などいかがでしょうか。

「マックスウェルの悪魔　確率から物理学へ」
　都築卓司　著，講談社，BLUE BACKS B152

私は，この本で少しわかったような気になりました。

No.7 回答者： p_nonoko 回答日時： 2001/09/28 11:10

エントロピーとは、端的に言うと、「利用価値の低さ」と解釈していいと思います。

みなさんが書かれている部屋の片づけなどは、これで解釈できるでしょう。同じものが置かれている部屋の中なのに、片付いていた方が利用しやすい。
熱でもそうです。たとえば水槽の中で、均一に25度の水があるより、氷とお湯に分かれていてくれた方が、水槽の中でのエネルギー総和は同じでも利用しがいがあるでしょう。氷は氷で冷やすために使えばいいし、お湯はお湯であたためるのに使える。しかし、25度の水だけじゃ、あたためにも冷やすにも使えませんね。こういう利用価値の低い状態が、エントロピーが大きいことになります。エントロピーは増えると、仕事する際には不都合なのですよ。したがって、いかにエントロピーを小さくするかに腐心したのが、熱力学です。熱力学は閉じた系内のみでのエントロピーに関して学問体系を完成させましたが、この効果的な概念が情報や生物にもその後適用されて、現在の「エントロピー」概念の形成に至っています。
参考文献としては、「エントロピーと秩序」（米沢富美子訳、作者はアトキンスだったと思います）がすばらしくわかりやすくよく書かれています。
これにはパソコンでプログラムを組んで、実際にビジュアルに理解できるようなプログラム紹介も入っていますし、本当にお薦めです。出たばかりの学生の頃に読んで何年も持ち歩いていたのですが、人に貸したっきり返ってきていないので、作者が正確じゃなくてすみません。（たぶん合っていると思いますが）

No.8 回答者： kuniuni 回答日時： 2001/09/28 11:37

私は、以下の本で、エントロピーのイメージがつかめるようになりました。

個人差はあると思うのですが、立ち読みでもしてください。

エントロピーと熱力学は、129～158ページまでです。
その他、FFTやrotなどの章があります。

「物理数学の直観的方法」
長沼　伸一郎著
通商産業研究者
第18版で、1600円

No.9 回答者： brogie 回答日時： 2001/09/28 12:59

熱力学を大雑把にまとめた方が分かり易いかもしれません。

ついでに、熱力学の復習にもなり、その流れもわかるでしょうから・・・

熱力学第０法則
物体Aと物体Bが熱平衡にあり、物体Aと物体Cが熱平衡にあれば、物体Bと物体Cは熱平衡にある。所謂、温度の存在です。これは力学の慣性系の存在に相当します。（Newtonの第1法則）（第1法則、第2法則の後に気がついて追加された。）

熱力学第１法則
内部エネルギーまで含めたエネルギー保存の法則です。
第1種永久機関は存在しない。

熱力学第２法則
自然界の変化の方向性をうたっています。
熱は温度の高い方から低い方へと移動する。
第2種永久機関は存在しない。
エントロピー増大の法則。
第2法則は、このように、表現の方法が沢山あります。

エントロピーの喩え：
　教室の中に、生徒は整然と椅子に座って、先生の見えるのを待っています。しかし、時間が来ても、先生が見えません。生徒たちは、隣と話しだしています。なかなか、先生は見えません、生徒は自分の席を立ち、友達と騒ぎ出しています。とうとう、取っ組み合いをする生徒も出てきました、走り回っています。もう、止まりません。

　最初は、整然としていて、エントロピーは低い状態ですが、生徒が動き出して、エントロピーはだんだん大きくなってきました。このままでは、エントロピーは増大する一方です。先生が来て、強制的に、整列させる以外に、エントロピーを下げることは出来ません。
　生徒は騒ぎ出して来たのは自然現象だったのです、そのまま、整然としている生徒がいたとしたら、非常に不自然だとは思いませんか？

　箱の中にある気体も、自然には、箱の一方に集まることはありません。また、箱の半分に、気体があり、残りの半分は真空の場合、気体は自然に全体に広がり、2度と半分に集まることはありません。これもエントロピー増大の法則で説明されます。

No.10 回答者： yasumoko 回答日時： 2001/09/28 18:37

エントロピーとは簡単にいえば乱雑さの度合いのことです。

いかにでたらめか、ということです。
麻雀はおやりになりますか？
麻雀はいかにエントロピーを小さくするかというゲームです。はじめに牌が配られたとき、無秩序な状態で、エントロピーの最も大きい状態です。それから牌を整理していって役を作っていって、あがり！！これが最もエントロピーの小さい状態ですね。まあ配られた状態であがれる場合もありますが・・・（笑）でもそれはすごく確率の低いことでしょう？要するにその状態が存在する確立の高い（＝ありふれている）事がエントロピーの高い状態といえると僕は認識しています。
僕も以前エントロピーの概念についていまいちピンとこなかったんですが、この例で基本的な概念がつかめるようになりました。