Mis on entroopia?

Entroopia on oluline mõiste füüsikas ja keemia, pluss seda saab rakendada ka teistel erialadel, sealhulgas kosmoloogia ja majandus. Füüsikas on see osa termodünaamikast. Keemias on see keskne mõiste füüsikaline keemia.

Peamised võtmed: entroopia

Entroopia on süsteemi häire mõõt. See on ulatuslik vara termodünaamilise süsteemi väärtus, mis tähendab, et selle väärtus muutub sõltuvalt oluline see on kohal. Võrrandites tähistatakse entroopiat tavaliselt tähega S ja omab ühikuid džaulides kelvini kohta (J⋅K⁻¹) või kg⋅m²On⁻²⋅K⁻¹. Kõrgelt tellitud süsteemil on madal entroopia.

Entroopia arvutamiseks on mitu viisi, kuid kaks levinumat võrrandit on pöörduvate termodünaamiliste protsesside ja

Pööratava protsessi entroopia

Pööratava protsessi entroopia arvutamisel tehakse teatud eeldusi. Tõenäoliselt on kõige olulisem eeldus, et protsessi kõik konfiguratsioonid on võrdselt tõenäolised (mida see tegelikult ei pruugi olla). Tulemuste võrdse tõenäosuse korral võrdub entroopia Boltzmanni konstandiga (k_B) korrutatud võimalike olekute arvu naturaallogaritmiga (W):

S = k_B W

Boltzmanni konstant on 1,38065 × 10−23 J / K.

Isotermilise protsessi entroopia

Kaltsiumi võib kasutada integraali leidmiseks dQ/T lähteseisundist lõppseisundisse, kus Q on soojust ja T on absoluutne (kelvini) temperatuur süsteemi.

Teine võimalus seda väita on see, et entroopia muutus (ΔS) võrdub soojuse muutusega (AQ) jagatud absoluutse temperatuuriga (T):

ΔS = AQ / T

Entroopia ja siseenergia

Füüsikalises keemias ja termodünaamikas seostub entroopia süsteemi ühe sisemise energiaga (U) kõige kasulikum võrrand:

dU = T dS - p dV

Siin sisemise energia muutus dU võrdub absoluutse temperatuuriga T korrutatud entroopia muutusega, millest lahutatakse välisrõhk lk ja mahu muutus V.

termodünaamika teine ​​seadus avaldab a. totaalse entroopia suletud süsteem ei saa väheneda. Kuid süsteemi sees on ühe süsteemi entroopia saab väheneb teise süsteemi entroopia tõstmisega.

Mõned teadlased ennustavad, et universumi entroopia suureneb punktini, kus juhuslikkus loob süsteemi, mis pole võimeline kasulikuks tööks. Kui järele jääb ainult soojusenergia, siis öeldakse, et universum on surnud kuuma surma.

Teised teadlased vaidlustavad aga soojasurma teooria. Mõni ütleb, et universum kui süsteem liigub entroopiast kaugemale, isegi kui selles olevad alad entroopia suurenevad. Teised peavad universumit suurema süsteemi osana. Veel väidavad teised, et võimalikel olekutel pole võrdset tõenäosust, seega ei kehti entroopia arvutamiseks tavalised võrrandid.

Läänemoodul suureneb entroopia kui see sulab. Süsteemi häirete suurenemist on lihtne visualiseerida. Jää koosneb veemolekulidest, mis on üksteisega seotud kristallvõres. Jää sulades saavad molekulid rohkem energiat, levivad kaugemale ja kaotavad vedeliku moodustamiseks struktuuri. Samamoodi suurendab faasi muutumine vedelikust gaasiks, veest auruks, süsteemi energiat.

Klapi poolel võib energia väheneda. See toimub aur muutudes faasiks veeks või kui vesi muutub jääks. Termodünaamika teist seadust ei rikuta, kuna asi pole suletud süsteemis. Kui uuritava süsteemi entroopia võib väheneda, suureneb keskkonna oma.

Entroopiat nimetatakse sageli aja nool sest mateeria isoleeritud süsteemides kipub liikuma korra juurest häireteni.

• Atkins, Peter; Julio De Paula (2006). Füüsikaline keemia (8. väljaanne). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-870072-2.
• Chang, Raymond (1998). Keemia (6. väljaanne). New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-115221-1.
• Clausius, Rudolf (1850). Soojuse motiivjõu ja seaduste kohta, mida saab sellest soojusteooria jaoks järeldada. Poggendorffi oma Annalen der Physick, LXXIX (Doveri kordustrükk). ISBN 978-0-486-59065-3.
• Landsberg, P.T. (1984). "Kas entroopia ja" tellimine "võivad koos suureneda?". Füüsika kirjad. 102A (4): 171–173. doi:10.1016/0375-9601(84)90934-4
• Watson, J.R.; Carson, E. M. (mai 2002). "Bakalaureuseõpilaste arusaamad entroopiast ja Gibbi vabast energiast." Ülikooli keemiaharidus. 6 (1): 4. ISSN 1369-5614