Entropija apibūdinama kaip kiekybinis sutrikimo ar atsitiktinumo matas sistemoje. Koncepcija išeina iš termodinamika, kuris susijęs su šilumos energija sistemoje. Užuot kalbėję apie kažkokią „absoliučios entropijos“ formą, fizikai paprastai aptaria entropijos pokyčius, vykstančius konkrečioje termodinaminis procesas.
Pagrindiniai išpardavimai: Entropijos skaičiavimas
- Entropija yra makroskopinės sistemos tikimybės ir molekulinio sutrikimo matas.
- Jei kiekviena konfigūracija yra vienodai tikėtina, tada entropija yra natūralus konfigūracijų skaičiaus logaritmas, padaugintas iš Boltzmanno konstantos: S = kB l
- Kad entropija sumažėtų, turite perduoti energiją iš kur nors sistemos ribų.
Kaip apskaičiuoti entropiją
Į izoterminis procesas, entropijos pokytis (delta-S) yra šilumos pokytis (Q) padalintas iš absoliuti temperatūra (T):
delta-S = Q/T
Bet kuriame grįžtamojo termodinaminio proceso metu ji skaičiuojama kaip integralas nuo proceso pradinės būsenos iki galutinės būsenos. dQ/T. Platesne prasme, entropija yra makroskopinės sistemos tikimybės ir molekulinio sutrikimo matas. Sistemoje, kurią galima apibūdinti kintamaisiais, šie kintamieji gali turėti tam tikrą konfigūracijų skaičių. Jei kiekviena konfigūracija yra vienodai tikėtina, tada entropija yra natūralus konfigūracijų skaičiaus logaritmas, padaugintas iš Boltzmanno konstantos:
S = kB l
kur S yra entropija, kB yra Boltzmanno konstanta, ln yra natūralusis logaritmas, o W žymi galimų būsenų skaičių. Boltzmanno konstanta lygi 1,38065 × 10−23 J / K.
Entropijos vienetai
Entropija laikoma plačia materijos savybe, išreikšta energija, padalyta iš temperatūros. SI vienetai entropijos yra J / K (džauliais / laipsniais pagal Kelviną).
Entropija ir antrasis termodinamikos dėsnis
Vienas iš būdų teigti antrasis termodinamikos dėsnis yra toks: bet kuriame uždara sistema, sistemos entropija arba išliks pastovi, arba padidės.
Galite tai pamatyti taip: pridedant šilumos į sistemą, molekulės ir atomai gali paspartėti. Gali būti įmanoma (nors ir sudėtinga) pakeisti procesą uždaroje sistemoje nenaudojant jokios energijos ar išleidžiant ją iš kur nors kito, kad būtų pasiekta pradinė būsena. Niekada negali gauti visos sistemos „mažiau energingos“ nei tada, kai ji prasidėjo. Energijai nėra kur eiti. Atliekant negrįžtamus procesus, sistemos ir jos aplinkos entropija visada didėja.
Klaidingos nuomonės apie entropiją
Šis antrojo termodinamikos dėsnio vaizdas yra labai populiarus ir juo buvo neteisingai pasinaudota. Kai kurie teigia, kad antrasis termodinamikos dėsnis reiškia, kad sistema niekada negali tapti tvarkingesnė. Tai netiesa. Tai tiesiog reiškia, kad norėdami tapti tvarkingesni (kad entropija sumažėtų), turite perduoti energiją iš kažkur išorėje sistemos, pavyzdžiui, kai nėščia moteris pasisavina energiją iš maisto, kad apvaisintas kiaušinis galėtų susidaryti į kūdikis. Tai visiškai atitinka antrojo įstatymo nuostatas.
Entropija dar vadinama sutrikimu, chaosu ir atsitiktinumu, nors visi trys sinonimai yra netikslūs.
Absoliuti entropija
Susijęs terminas yra „absoliuti entropija“, kuris žymimas S geriau nei ΔS. Absoliuti entropija apibrėžta pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį. Čia taikoma konstanta, kuri padaro ją taip, kad absoliučios nulio vertės entropija būtų lygi nuliui.