Kas yra entropija?

Entropija yra svarbi sąvoka fizikoje ir chemija, plius jis gali būti pritaikytas kitoms disciplinoms, įskaitant kosmologija ir ekonomika. Fizikoje tai yra termodinamikos dalis. Chemijoje tai yra pagrindinė sąvoka fizikinė chemija.

Pagrindiniai išparduodami daiktai: entropija

Entropija yra sistemos sutrikimo matas. Tai yra platus turtas termodinaminės sistemos, tai reiškia, kad jos vertė kinta priklausomai nuo materija kad yra. Lygtyse entropija paprastai žymima raide S ir turi vienetus džaulių už kelviną (J⋅K⁻¹) arba kg⋅m²⋅s⁻²⋅K⁻¹. Labai užsakyta sistema turi mažai entropijos.

Entropiją galima apskaičiuoti keliais būdais, tačiau dvi dažniausios lygtys yra grįžtamojo termodinaminio proceso ir

Grįžtamojo proceso entropija

Skaičiuojant grįžtamojo proceso entropiją, daromos tam tikros prielaidos. Tikriausiai pati svarbiausia prielaida yra ta, kad kiekviena proceso konfigūracija yra vienodai tikėtina (kurios ji iš tikrųjų negali būti). Atsižvelgiant į vienodą rezultatų tikimybę, entropija lygi Boltzmanno konstancijai (k_B), padaugintą iš galimų galimų būsenų skaičiaus natūraliojo logaritmo (W):

S = k_B l

Boltzmanno konstanta yra 1,38065 × 10−23 J / K.

Izoterminio proceso entropija

Kalkulis gali būti naudojamas norint rasti dQ/T nuo pradinės būsenos iki galutinės būsenos, kur Q yra šiluma ir T yra absoliuti (kelvinas) temperatūra sistemos.

Kitas būdas tai pasakyti yra tai, kad entropijos pokytis (ΔS) lygus šilumos pokyčiui (ΔQ), padalytą iš absoliučios temperatūros (T):

ΔS = ΔQ / T

Entropija ir vidinė energija

Fizikinėje chemijoje ir termodinamikoje viena iš naudingiausių lygčių entropiją sieja su sistemos vidine energija (U):

dU = T dS - p dV

Čia keičiasi vidinė energija dU lygus absoliučiai temperatūrai T padaugintas iš entropijos pokyčio atėmus išorinį slėgį p ir tūrio pokytis V.

antrasis termodinamikos dėsnis nurodo bendrą a entropiją uždara sistema negali sumažėti. Tačiau sistemos viduje vienos sistemos entropija gali mažėja keliant kitos sistemos entropiją.

Kai kurie mokslininkai prognozuoja, kad visatos entropija padidės tiek, kad atsitiktinumas sukuria sistemą, nepajėgią atlikti naudingo darbo. Kai liks tik šiluminė energija, būtų sakoma, kad Visata mirė nuo šilumos mirties.

Tačiau kiti mokslininkai ginčija šilumos mirties teoriją. Kai kas sako, kad Visata kaip sistema tolsta nuo entropijos net tuo atveju, kai joje esančių sričių entropija didėja. Kiti visatą laiko didesnės sistemos dalimi. Dar kiti sako, kad galimos būsenos neturi vienodos tikimybės, todėl įprastos lygtys entropijai apskaičiuoti negalioja.

Ledo blokas padidės entropija kaip jis tirpsta. Nesunku vizualizuoti sistemos sutrikimo padidėjimą. Ledas susideda iš vandens molekulių, sujungtų tarpusavyje kristalinėje gardelėje. Tirpstant ledui, molekulės įgyja daugiau energijos, pasiskirsto toliau ir praranda struktūrą, kad susidarytų skystis. Panašiai fazės pasikeitimas iš skysčio į dujas, kaip iš vandens į garą, padidina sistemos energiją.

Apatinėje pusėje gali sumažėti energija. Tai įvyksta, kai garai keičia fazę į vandenį arba kai vanduo keičiasi į ledą. Antrasis termodinamikos dėsnis nepažeidžiamas, nes reikalas nėra uždaroje sistemoje. Nors tiriamos sistemos entropija gali sumažėti, aplinkos - didėja.

Entropija dažnai vadinama laiko rodyklė nes medžiaga izoliuotose sistemose linkusi pereiti nuo tvarkos prie sutrikimo.

• Atkinsas, Petras; Julio De Paula (2006). Fizikinė chemija (8-asis leidimas). „Oxford University Press“. ISBN 978-0-19-870072-2.
• Changas, Raymondas (1998). Chemija (6-asis leidimas). Niujorkas: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-115221-1.
• Klausius, Rudolfas (1850). Apie varomąją šilumos jėgą ir įstatymus, kuriuos iš jo galima išskaičiuoti šilumos teorijai. Poggendorffo Annalen der Physick, „LXXIX“ („Dover Reprint“). ISBN 978-0-486-59065-3.
• Landsbergis, P.T. (1984). „Ar entropija ir įsakymas„ kartu gali padidėti? “. Fizikos laiškai. 102A (4): 171–173. doi:10.1016/0375-9601(84)90934-4
• Watson, J.R.; Carsonas, E. M. (2002 m. Gegužė). "Bakalauro studentų supratimas apie entropiją ir Gibso laisvą energiją." Universiteto chemijos mokslas. 6 (1): 4. ISSN 1369-5614