Was ist Entropie?
what is entropy
Entropy is a scientific concept, as well as a measurable physical property, that is most commonly associated with a state of disorder, randomness, or uncertainty. The term and the concept are used in diverse fields, from classical thermodynamics, where it was first recognized, to the microscopic description of nature in statistical physics, and to the principles of information theory. It has found far-ranging applications in chemistry and physics, in biological systems and their relation to life, in cosmology, economics, sociology, weather science, climate change, and information systems including the transmission of information in telecommunication.[1]

The thermodynamic concept was referred to by Scottish scientist and engineer William Rankine in 1850 with the names thermodynamic function and heat-potential.[2] In 1865, German physicist Rudolf Clausius, one of the leading founders of the field of thermodynamics, defined it as the quotient of an infinitesimal amount of heat to the instantaneous temperature. He initially described it as transformation-content, in German Verwandlungsinhalt, and later coined the term entropy from a Greek word for transformation. Referring to microscopic constitution and structure, in 1862, Clausius interpreted the concept as meaning disgregation.[3]

A consequence of entropy is that certain processes are irreversible or impossible, aside from the requirement of not violating the conservation of energy, the latter being expressed in the first law of thermodynamics. Entropy is central to the second law of thermodynamics, which states that the entropy of isolated systems left to spontaneous evolution cannot decrease with time, as they always arrive at a state of thermodynamic equilibrium, where the entropy is highest.

Austrian physicist Ludwig Boltzmann explained entropy as the measure of the number of possible microscopic arrangements or states of individual atoms and molecules of a system that comply with the macroscopic condition of the system. He thereby introduced the concept of statistical disorder and probability distributions into a new field of thermodynamics, called statistical mechanics, and found the link between the microscopic interactions, which fluctuate about an average configuration, to the macroscopically observable behavior, in form of a simple logarithmic law, with a proportionality constant, the Boltzmann constant, that has become one of the defining universal constants for the modern International System of Units (SI).

In 1948, Bell Labs scientist Claude Shannon developed similar statistical concepts of measuring microscopic uncertainty and multiplicity to the problem of random losses of information in telecommunication signals. Upon John von Neumann's suggestion, Shannon named this entity of missing information in analogous manner to its use in statistical mechanics as entropy, and gave birth to the field of information theory. This description has been identified as a universal definition of the concept of entropy.[4]
Entropie ist ein wissenschaftliches Konzept und eine messbare physikalische Eigenschaft, die meist mit einem Zustand der Unordnung, des Zufalls oder der Unsicherheit in Verbindung gebracht wird. Der Begriff und das Konzept werden in verschiedenen Bereichen verwendet, von der klassischen Thermodynamik, in der sie erstmals erkannt wurde, über die mikroskopische Beschreibung der Natur in der statistischen Physik bis hin zu den Prinzipien der Informationstheorie. Er hat weitreichende Anwendungen in der Chemie und Physik, in biologischen Systemen und deren Beziehung zum Leben, in der Kosmologie, der Wirtschaft, der Soziologie, der Wetterkunde, dem Klimawandel und den Informationssystemen einschließlich der Informationsübertragung in der Telekommunikation gefunden.

Das thermodynamische Konzept wurde 1850 von dem schottischen Wissenschaftler und Ingenieur William Rankine mit den Bezeichnungen thermodynamische Funktion und Wärmepotenzial bezeichnet. 1865 definierte der deutsche Physiker Rudolf Clausius, einer der führenden Begründer der Thermodynamik, es als den Quotienten aus einer infinitesimalen Wärmemenge und der momentanen Temperatur. Er bezeichnete sie zunächst als Verwandlungsinhalt und prägte später den Begriff Entropie, der aus dem griechischen Wort für Verwandlung stammt. Unter Bezugnahme auf die mikroskopische Beschaffenheit und Struktur interpretierte Clausius den Begriff 1862 als Entmischung.

Eine Folge der Entropie ist, dass bestimmte Prozesse irreversibel oder unmöglich sind, abgesehen von der Anforderung, die Energieerhaltung nicht zu verletzen, die im ersten Hauptsatz der Thermodynamik zum Ausdruck kommt. Die Entropie ist ein zentrales Element des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, der besagt, dass die Entropie isolierter Systeme, die der spontanen Entwicklung überlassen werden, nicht mit der Zeit abnehmen kann, da sie immer in einen Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts gelangen, in dem die Entropie am höchsten ist.

Der österreichische Physiker Ludwig Boltzmann erklärte die Entropie als Maß für die Anzahl der möglichen mikroskopischen Anordnungen oder Zustände der einzelnen Atome und Moleküle eines Systems, die den makroskopischen Bedingungen des Systems entsprechen. Damit führte er das Konzept der statistischen Unordnung und der Wahrscheinlichkeitsverteilungen in ein neues Gebiet der Thermodynamik ein, das er statistische Mechanik nannte, und fand die Verbindung zwischen den mikroskopischen Wechselwirkungen, die um eine durchschnittliche Konfiguration schwanken, und dem makroskopisch beobachtbaren Verhalten in Form eines einfachen logarithmischen Gesetzes mit einer Proportionalitätskonstante, der Boltzmann-Konstante, die zu einer der definierenden universellen Konstanten für das moderne Internationale Einheitensystem (SI) geworden ist.

1948 entwickelte der Bell-Labs-Wissenschaftler Claude Shannon ähnliche statistische Konzepte zur Messung der mikroskopischen Ungewissheit und Multiplizität für das Problem der zufälligen Informationsverluste in Telekommunikationssignalen. Auf Vorschlag von John von Neumann nannte Shannon diese Entität der fehlenden Information analog zur statistischen Mechanik Entropie und begründete damit das Gebiet der Informationstheorie. Diese Beschreibung wurde als universelle Definition des Konzepts der Entropie identifiziert.
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Entropie ist ein wissenschaftliches Konzept und eine messbare physikalische Eigenschaft, die meist mit einem Zustand der Unordnung, des Zufalls oder der Unsicherheit in Verbindung gebracht wird. Der Begriff und das Konzept werden in verschiedenen Bereichen verwendet, von der klassischen Thermodynamik, in der sie erstmals erkannt wurde, über die mikroskopische Beschreibung der Natur in der statistischen Physik bis hin zu den Prinzipien der Informationstheorie. Er hat weitreichende Anwendungen in der Chemie und Physik, in biologischen Systemen und deren Beziehung zum Leben, in der Kosmologie, der Wirtschaft, der Soziologie, der Wetterkunde, dem Klimawandel und den Informationssystemen einschließlich der Informationsübertragung in der Telekommunikation gefunden.
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