Cos'è l'entropia? - Jeff Phillips: appunti per imparare l’inglese

There's a concept that's crucial to chemistry and physics. Espressioni

C'è un concetto che è cruciale per la chimica e la fisica.

It helps explain why physical processes go one way and not the other. Note

Aiuta a spiegare perché i processi fisici vanno in una direzione e non nell'altra.

Why ice melts,

Perché il ghiaccio si scioglie,

why cream spreads in coffee,

perché la crema si spande nel caffè,

why air leaks out of a punctured tire.

perché l'aria fuoriesce da un pneumatico forato.

It's entropy,

È l'entropia,

and it's notoriously difficult to wrap our heads around. Modi di dire

ed è notoriamente difficile da comprendere.

Entropy is often described as a measurement of disorder. Discorso

L'entropia è spesso descritta come una misura del disordine.

That's a convenient image,

È un'immagine comoda,

but it's unfortunately misleading.

ma sfortunatamente è fuorviante.

For example,

Per esempio,

which is more disordered?

cos'è più disordinato?

A cup of crushed ice

Una tazza di ghiaccio tritato

or a glass of room temperature water?

o un bicchiere d'acqua a temperatura ambiente?

Most people would say the ice,

La maggior parte delle persone direbbe il ghiaccio,

but that actually has lower entropy.

ma in realtà quello ha un'entropia inferiore.

So here's another way of thinking about it, Discorso

Quindi ecco un altro modo di pensarci,

through probability.

attraverso la probabilità.

This may be trickier to understand,

Questo potrebbe essere più complicato da capire,

but take the time to internalize it, Espressioni

ma prenditi il tempo di assimilarlo,

and you'll have a much better understanding of entropy. Grammatica

e avrai una comprensione molto migliore dell'entropia.

Consider two small solids,

Considera due piccoli solidi,

which are comprised of six atomic bonds each. Lessico

composti ciascuno da sei legami atomici.

In this model,

In questo modello,

the energy in each solid is stored in the bonds.

l'energia in ogni solido è immagazzinata nei legami.

Those can be thought of as simple containers, Espressioni

Questi possono essere considerati come semplici contenitori,

which can hold indivisible units of energy,

che possono contenere unità indivisibili di energia,

known as quanta. Cultura

note come quanti.

The more energy a solid has,

Più energia ha un solido,

the hotter it is.

più è caldo.

It turns out that there are numerous ways that the energy can be distributed in the two solids Note

Si scopre che ci sono numerosi modi in cui l'energia può essere distribuita nei due solidi

and still have the same total energy in each.

mantenendo comunque la stessa energia totale in ciascuno.

Each of these options is called a microstate. Cultura

Ognuna di queste opzioni è chiamata microstato.

For six quanta of energy in solid A

Per sei quanti di energia nel solido A

and two in solid B,

e due nel solido B,

there are 9,702 microstates.

ci sono 9.702 microstati.

Of course,

Naturalmente,

there are other ways our eight quanta of energy can be arranged.

ci sono altri modi in cui i nostri otto quanti di energia possono essere disposti.

For example,

Per esempio,

all of the energy could be in solid A

tutta l'energia potrebbe essere nel solido A

and none in B,

e nessuna in B,

or half in A and half in B.

oppure metà in A e metà in B.

If we assume that each microstate is equally likely, Grammatica

Se assumiamo che ogni microstato sia ugualmente probabile,

we can see that some of the energy configurations have a higher probability of occurring than others. Espressioni

possiamo vedere che alcune configurazioni energetiche hanno una probabilità maggiore di verificarsi rispetto ad altre.

That's due to their greater number of microstates. Espressioni

Ciò è dovuto al loro maggior numero di microstati.

Entropy is a direct measure of each energy configuration's probability.

L'entropia è una misura diretta della probabilità di ciascuna configurazione energetica.

What we see is that the energy configuration in which the energy is most spread out between the solids Grammatica

Ciò che vediamo è che la configurazione energetica in cui l'energia è maggiormente distribuita tra i solidi

has the highest entropy.

ha l'entropia più alta.

So in a general sense, Discorso

Quindi, in senso generale,

entropy can be thought of as a measurement of this energy spread.

l'entropia può essere considerata come una misura di questa dispersione di energia.

Low entropy means the energy is concentrated.

Una bassa entropia significa che l'energia è concentrata.

High entropy means it's spread out.

Un'alta entropia significa che è dispersa.

To see why entropy is useful for explaining spontaneous processes Note

Per vedere perché l'entropia è utile per spiegare i processi spontanei

like hot objects cooling down,

come il raffreddamento degli oggetti caldi,

we need to look at a dynamic system where the energy moves.

dobbiamo guardare un sistema dinamico in cui l'energia si muove.

In reality,

Nella realtà,

energy doesn't stay put. Modi di dire

l'energia non sta ferma.

It continuously moves between neighboring bonds.

Si muove continuamente tra legami vicini.

As the energy moves,

Mentre l'energia si muove,

the energy configuration can change.

la configurazione energetica può cambiare.

Because of the distribution of microstates,

A causa della distribuzione dei microstati,

there's a 21% chance that the system will later be in the configuration Grammatica

c'è una probabilità del 21% che il sistema si trovi in seguito nella configurazione

in which the energy is maximally spread out. Espressioni

in cui l'energia è dispersa al massimo.

There's a 13% chance that it'll return to its starting point Espressioni

C'è una probabilità del 13% che ritorni al punto di partenza

and an 8% chance that A will actually gain energy.

e una probabilità dell'8% che A acquisisca effettivamente energia.

Again,

Ancora una volta,

we see that because there are more ways to have dispersed energy and high entropy Grammatica

vediamo che siccome ci sono più modi per avere energia dispersa e alta entropia

than concentrated energy,

rispetto all'energia concentrata,

the energy tends to spread out.

l'energia tende a disperdersi.

That's why if you put a hot object

Ecco perché se metti un oggetto caldo

next to a cold one,

vicino a uno freddo,

the cold one will warm up

quello freddo si scalderà

and the hot one will cool down.

e quello caldo si raffredderà.

But even in that example, Grammatica

Ma anche in quell'esempio,

there is an 8% chance that the hot object would get hotter.

c'è una probabilità dell'8% che l'oggetto caldo diventi più caldo.

Why doesn't this ever happen in real life?

Perché questo non succede mai nella vita reale?

It's all about the size of the system. Espressioni

È tutta una questione di dimensioni del sistema.

Our hypothetical solids only had six bonds each.

I nostri solidi ipotetici avevano solo sei legami ciascuno.

Let's scale the solids up to 6,000 bonds Phrasal verbs

Aumentiamo la scala dei solidi a 6.000 legami

and 8,000 units of energy.

e 8.000 unità di energia.

And again,

E di nuovo,

start the system with three quarters of the energy in A

inizia il sistema con tre quarti dell'energia in A

and one quarter in B.

e un quarto in B.

Now we find that the chance of A spontaneously acquiring more energy Lessico

Ora scopriamo che la probabilità che A acquisisca spontaneamente più energia

is this tiny number.

è questo numero minuscolo.

Familiar everyday objects have many, Grammatica

Gli oggetti quotidiani a noi familiari hanno molte,

many times more particles than this.

molte più particelle di così.

The chance of a hot object in the real world

La probabilità che un oggetto caldo nel mondo reale

getting hotter is so absurdly small, Grammatica

diventi più caldo è così assurdamente piccola,

it just never happens.

che semplicemente non accade mai.

Ice melts, Discorso

Il ghiaccio si scioglie,

cream mixes in,

la crema si mescola

and tires deflate

e gli pneumatici si sgonfiano

because these states have more dispersed energy than the originals.

perché questi stati hanno un'energia più dispersa rispetto agli originali.

There's no mysterious force nudging the system towards higher entropy. Modi di dire

Non c'è una forza misteriosa che spinge il sistema verso una maggiore entropia.

It's just that higher entropy Intento

È solo che un'entropia maggiore

is always statistically more likely.

è sempre statisticamente più probabile.

That's why entropy has been called time's arrow. Modi di dire

Ecco perché l'entropia è stata chiamata la freccia del tempo.

If energy has the opportunity to spread out, Grammatica

Se l'energia ha l'opportunità di disperdersi,

it will.

lo farà.