那須サイエンスカフェ生徒会『空騒ぎ』、オナラとエントロピー,デタラメの程度
複雑な物理学量のうちに、特別に不思議な量があり
ます。その一つがエントロピーです。これはある温度
T度Kにある状態に熱エネルギーQジュールが移った
ときのQ/Tという量です。これは不思議な量で、途
中どのような過程をとって熱が流入しても最終的な、
トータルな熱量Qだけに依存する。このような量は
状態量、あるいは示量数
と呼ばれます。ドイツの物理学者クラウジウスが、1
854年から1865年までの間に確立したものでし
た。
、その単位は『ジュール/度K』ですが、これを『
クラウジウス』と呼ぶことになりました。1クラウジ
ウスが1クラウジウスになる、とはどういうことか。
単にエントロピーSが増加した、ではすまない。とく
に表題のようにオナラとどんな関係にあるのか?
オーストリアの物理学者ボルツマンは1877年、
明快なエントロピーの定義をしました。それは
S=klogeΩ
というものです。ここでkはボルツマンの定数、Ω
(オメガ)は状態の数、logeは対数関数という意味
です。
つまりエントロピーはそのとりうる状態が大きく
なれば大きくなる、ということです。部屋に充満し
ていたオナラは部屋のドアを開ければ広い空間に
行き渡りますから存在する位置状態の数が多くなり
エントロピーは増大します。
これが
エントロピー増大の法則
と呼ばれるものです。オナラはエントロピー増大の
法則によって地球全体に拡散してゆきます。つまり
エントロピーとは
拡散の程度、でたらめさの程度、ごたまぜの程度
無秩序の程度、ばらばらの程度
なのです。つまり乱雑さの程度がエントロピー、という
わけなのです。もともと『乱雑さ』等という概念が物理学
用語として意味があるのか?それが大有りなのだから驚き
です。例えば『エントロピー弾性』というモノがあるので
す。
(つづく)