Ентропија је важан концепт у физици и хемија, плус што се може применити и на друге дисциплине, укључујући космологија и економије. У физици је део термодинамике. У хемији је основни концепт у физичка хемија.
Кључни поступци: ентропија
- Ентропија је мерило случајности или поремећаја система.
- Вредност ентропије зависи од масе система. Означен је словом С и има јединице џулова по келвину.
- Ентропија може имати позитивну или негативну вредност. Према другом закону термодинамике, ентропија система може се смањити само ако се ентропија другог система повећа.
Ентропи Дефинитион
Ентропија је мерило поремећаја система. То је велика имовина термодинамичког система, што значи да се његова вредност мења у зависности од количине материја која је присутна. У једначинама је ентропија обично означена словом С и има јединице од јоулес пер келвин (Ј⋅К)−1) или кг⋅м2⋅с−2⋅К−1. Високо наручени систем има малу ентропију.
Ентропи Екуатион анд Цалцулатион
Постоји више начина израчунавања ентропије, али две најчешће једначине су за реверзибилне термодинамичке процесе и
изотермални процеси (константна температура).Ентропија реверзибилног процеса
Одређене претпоставке дају се приликом израчунавања ентропије реверзибилног процеса. Вероватно најважнија претпоставка је да је свака конфигурација у току процеса подједнако вероватна (што заправо и не може бити). С обзиром на једнаку вероватноћу исхода, ентропија је једнака Болтзманновој константи (кБ) помножено са природним логаритамом броја могућих стања (В):
С = кБ лн В
Болтзманнова константа је 1.38065 × 10−23 Ј / К.
Ентропија изотермалног процеса
Израчун се може користити за проналазак интегралног дела дК/Т од почетног стања до коначног стања, где К је топлота и Т је апсолутна (Келвинска) температура система.
Други начин да се то изјави је промена ентропије (ΔС) једнака је промени топлоте (ΔК) подијељено с апсолутном температуром (Т):
ΔС = ΔК / Т
Ентропија и унутрашња енергија
У физичкој хемији и термодинамици, једна од најкориснијих једначина се односи на ентропију на унутрашњу енергију (У) система:
дУ = Т дС - п дВ
Овде је промена унутрашње енергије дУ једнака је апсолутној температури Т помножено са променом ентропије минус спољни притисак п и промена запремине В.
Ентропија и други закон термодинамике
Тхе други закон термодинамике наводи укупну ентропију а затворени систем не може да се смањи. Међутим, унутар система, ентропија једног система моћи смањује се повећањем ентропије другог система.
Ентропија и топлотна смрт универзума
Неки научници предвиђају да ће се ентропија универзума повећати до тачке у којој насумичност ствара систем неспособан за користан рад. Када остане само топлотна енергија, могло би се рећи да је свемир умро од топлотне смрти.
Међутим, други научници оспоравају теорију топлотне смрти. Неки кажу да се универзум као систем удаљава од ентропије чак и док се подручја у њему повећавају ентропије. Други сматрају да је универзум део већег система. Ипак, други кажу да могућа стања немају једнаку вероватноћу, тако да обичне једнаџбе за израчунавање ентропије не важе.
Пример ентропије
Блок леда ће се повећати ентропија како се топи. Лако је визуелизовати пораст поремећаја у систему. Лед се састоји од молекула воде који су међусобно повезани у кристалној решетки. Како се лед топи, молекули добијају више енергије, шире се даље и губе структуру да би формирали течност. Слично томе, промена фаза са течности у гас, као и из воде у пару, повећава енергију система.
Са друге стране, енергија може да се смањи. То се дешава како пара мења фазу у воду или као што се вода мења у лед. Други закон термодинамике није кршен јер материја није у затвореном систему. Док се ентропија система који се проучава може смањити, животна средина се повећава.
Ентропија и време
Ентропија се често назива и стрелица времена јер материја у изолованим системима тежи преласку из реда у неред.
Извори
- Аткинс, Петер; Јулио Де Паула (2006). Физичка хемија (8. изд.). Окфорд Университи Пресс. ИСБН 978-0-19-870072-2.
- Цханг, Раимонд (1998). Хемија (6. изд.). Нев Иорк: МцГрав Хилл. ИСБН 978-0-07-115221-1.
- Клаузије, Рудолф (1850). О мотиву топлоте и законима који се из ње могу закључити из Теорије топлоте. Поггендорфф'с Аннален дер Пхисицк, ЛКСКСИКС (Довер Репринт). ИСБН 978-0-486-59065-3.
- Ландсберг, П.Т. (1984). „Може ли се ентропија и„ наредба “заједно повећати?“. Пхисицс Леттерс. 102А (4): 171–173. дои:10.1016/0375-9601(84)90934-4
- Ватсон, Ј.Р.; Царсон, Е.М. (мај 2002). "Студенти преддипломског студија ентропије и Гиббсове бесплатне енергије." Универзитетско хемијско образовање. 6 (1): 4. ИССН 1369-5614