エントロピー 無秩序 について

質問

エントロピーは、無秩序な状態の度合いを表すもので、無秩序な状態ほどエントロピーが高く、整然として秩序の保たれている状態ほどエントロピーは低い。

(２)万物は、自然のままにほっておくと、常にそのエントロピーが増大する方向へ変化する（エントロピー増大の法則）。

また温度をあげてエントロピーが高くなれば安定するとも学びました。ここがひっかかるのですが例えば北極のような氷の世界ではエントロピーは低いのでしょうか？北極は人の手で氷の世界となっているわけではなく、自然のままと思うのですが・・・安定していないのですか？矛盾を感じます。

回答No.2

Saturn5 · ベストアンサー

＞温度をあげてエントロピーが高くなれば安定するとも学びました
エントロピーだけを見ると大きい方がエネルギーが低くて安定であると言えます。
しかし、自由エネルギーというのはエントロピーだけでなくエンタルピー（熱力学的エネルギー）
もあります。
エンタルピー（熱力学的エネルギー）をＨ、エントロピーをＳ、絶対温度をＴとすると、
自由エネルギー（ギブズエネルギー）Ｇは次の式で表されます。
Ｇ＝Ｈ＋ＴＳ

すなわち、低温の状況ではエントロピーエネルギーはほぼ無視できます。
逆に、エントロピーエネルギーは絶対温度に比例するので、温度が高い状況では
エンタルピーはほぼ無視され、ほとんど全ての物質が一様な気体となります。

水は液体から凝固すると熱を発生します。
Ｈ２Ｏ（液）＝Ｈ２Ｏ（固）＋６ｋＪ
Ｈ２Ｏ（気）＝Ｈ２Ｏ（液）＋４４ｋＪ
でるから、熱力学的に考えると、水は固体の状態が最もエネルギーが低く安定です。
しかし、温度を上げていくとエントロピーエネルギーの割合が増えるので、液体や
気体のように乱雑さが大きい相が安定となります。

以上のように、北極海の氷はエントロピーエネルギー０滴には不利な状況ですが、
エンタルピーエネルギーとの総和で安定な状態になっています。

府中はビッグバン以後、物質が膨張して全体的に見ればエントロピーが増大しています。
しかし、局地的に見ればエントリピーの小さい部分も存在します。
それが地球であり、生き物であり、人間であると思います。
人間の作業というのはエントロピーに抗うことだと思います。

回答No.3

tanuki4u

言葉を選んで質問すべきでした。
↓
大丈夫、大丈夫。
私は東大工学部でエネルギー関係の修士課程を出たが、熱力学はさっぱりわからん。
在学中に指導教官に言われたのが
「熱力学がちゃんと理解できれば、一生食っていける。」
「企業の研究所の専門家も、あやふやで大学に聞きに来る」
なんて25年も前に言われた。

ほんまかよ　と思って検索したら高炉での省エネ技術では、20世紀までが省エネで、ようやく21世紀になってから省エクセルギーになったそうだ
http://www.meti.go.jp/press/20110328004/20110328004-2.pdf
やっぱり、あと20-30年は食っていけるらしい

エクセルギー
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%82%AF%E3%82%BB%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC
エネルギーは保存されるから節約に意味はない。省エクセルギーが重要なんて書いてある。

上記説明文章内で　エントロピー　S　が出てきますが、

W=ΔU - T0 (S1 － S0)

文系的に感情っぽく表現すれば

「汚している分（無秩序度が上がっている分）だけ、正味の仕事は減ってます。汚さないで、キレイに仕事しましょうね」

回答No.1

tanuki4u

北極のような氷の世界ではエントロピーは低い

どこと比べて？
という話になります。月と地球の間の宇宙空間と比べれば、エントロピーは高いとなります。熱帯と比べればエントロピーは低い。

自然のままにほっておくと
↓
この自然のままという時の自然という言葉がクセモノ。
人間が意図を持って何かするという意味での人工と対比するための「自然」という定義と、外部（人間以外の存在も含めて）からの働きかけがないという意味で「自然のままにほっておく」という言い方とあります。

熱力学の場合、「熱機関」がない場合を自然のままにほっておく。としています。
北極の場合、地球という一種のエアコンが熱機関として働いているので、冷えたままになっています。
この意味で、動的に安定しています。

最初にどこと比べて？という質問をしましたが、熱力学の場合、常に熱機関を想定して考えないと、グダグダになります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%AD%E3%83%94%E3%83%BC
熱力学の説明にかならず　高温源と低温源が出されて、そこを熱機関で云々というよう感じで説明するのは、エントロピーがそのように定義されているから。
なので、宇宙空間（低温源）＝北極（高温源）とか北極（低温源）＝熱帯（高温源）というような相対関係を持ってこないと、話が始まらない。

お礼

ご回答ありがとうございました。言葉を選んで質問すべきでした。