Što je entropija i kako to izračunati

Entropija je definirana kao kvantitativna mjera poremećaja ili slučajnosti u sustavu. Koncept izlazi iz termodinamika, koji se bavi prijenosom toplinska energija unutar sustava. Umjesto da govore o nekom obliku "apsolutne entropije", fizičari općenito raspravljaju o promjeni entropije koja se događa u određenom termodinamički proces.

Ključni postupci: izračunavanje entropije

U an izotermalni proces, promjena u entropiji (delta-S) je promjena topline (P) podijeljeno na apsolutna temperatura (T):

delta-S = P/T

U bilo kojem reverzibilnom termodinamičkom procesu može se u računici prikazati kao integral od početnog procesa do konačnog stanja dQ/T. U općenitijem smislu, entropija je mjera vjerojatnosti i molekularnog poremećaja makroskopskog sustava. U sustavu koji se mogu opisati varijablama, te varijable mogu pretpostaviti određeni broj konfiguracija. Ako je svaka konfiguracija podjednako vjerojatna, tada je entropija prirodni logaritam broja konfiguracija, pomnoženih s Boltzmannovom konstantom:

S = k_B ln W

gdje je S entropija, k_B je Boltzmannova konstanta, ln je prirodni logaritam, a W predstavlja broj mogućih stanja. Boltzmannova konstanta jednaka je 1.38065 × 10⁻²³ J / K.

Entropija se smatra opsežnim svojstvom materije koje se izražava energijom podijeljenom s temperaturom. SI jedinice entropije su J / K (jouli / stupnjevi Kelvin).

Jedan od načina navode drugi zakon termodinamike glasi kako slijedi: u bilo kojem zatvoreni sustav, entropija sustava će ili ostati konstantna ili će se povećavati.

To možete vidjeti na sljedeći način: dodavanje topline u sustav uzrokuje ubrzavanje molekula i atoma. Može biti (iako teško) preokrenuti proces u zatvorenom sustavu bez crpljenja energije ili puštanja energije negdje drugdje da dođe do početnog stanja. Nikad ne možete dobiti cijeli sustav "manje energičnim" nego kad je pokrenut. Energija nema kamo otići. Za nepovratne procese, kombinirana entropija sustava i njegove okoline uvijek se povećava.

Ovo je gledište drugog zakona termodinamike vrlo popularno i zloupotrijebljeno je. Neki tvrde da drugi zakon termodinamike znači da sustav nikad ne može postati uredniji. Ovo je neistina. To samo znači da da biste postali uredniji (da bi se entropija smanjila), morate negdje prenijeti energiju izvan sustava, kao što je slučaj kada trudnica crpi energiju iz hrane da bi oplođeno jaje nastalo u dijete. To je u potpunosti u skladu s odredbama drugog zakona.

Entropija je poznata i kao poremećaj, kaos i slučajnost, iako su sva tri sinonima neprecizna.

Srodni izraz je "apsolutna entropija", koja je označena sa S rađe nego ΔS. Apsolutna entropija definirana je prema trećem zakonu termodinamike. Ovdje se primjenjuje konstanta koja čini da je entropija u apsolutnoj nuli definirana kao nula.