Entropi Nedir?

Entropi fizikte önemli bir kavramdır ve kimyaAyrıca, diğer disiplinlere de uygulanabilir. kozmoloji ve ekonomi. Fizikte, termodinamiğin bir parçasıdır. Kimyada, temel bir kavramdır. fiziksel kimya.

Önemli Çıkarımlar: Entropi

Entropi, bir sistem bozukluğunun ölçüsüdür. O bir kapsamlı mülkiyet bir termodinamik sistem, yani değeri miktarına bağlı olarak değişir Önemli olmak mevcut. Denklemlerde, entropi genellikle S harfi ile gösterilir ve birimleri var kelvin başına joule (J⋅K⁻¹) veya kg⋅m²⋅s⁻²⋅K⁻¹. Çok düzenli bir sistem düşük entropiye sahiptir.

Entropiyi hesaplamanın birçok yolu vardır, ancak en yaygın iki denklem tersinir termodinamik süreçler içindir ve izotermal (sabit sıcaklık) süreçleri.

Tersinir Bir Sürecin Entropisi

Tersinir bir sürecin entropisini hesaplarken belirli varsayımlar yapılır. Muhtemelen en önemli varsayım, süreç içindeki her konfigürasyonun eşit derecede olası olmasıdır (aslında olmayabilir). Eşit sonuç olasılığı göz önüne alındığında, entropi Boltzmann sabitine (k_B) olası durumların sayısının doğal logaritması ile çarpılır (W):

S = k_B ln W

Boltzmann sabiti 1.38065 × 10−23 J / K'dir.

İzotermal Bir İşlemin Entropisi

Analiz, integralini bulmak için kullanılabilir. dK/T başlangıç ​​durumundan nihai duruma S ısı ve T bu mutlak (Kelvin) sıcaklık bir sistemin.

Bunu belirtmenin başka bir yolu da entropi (ΔS) ısıdaki değişime eşittir (AQ) mutlak sıcaklığa (T):

ΔS = AQ / T

Entropi ve İç Enerji

Fiziksel kimya ve termodinamikte, en yararlı denklemlerden biri, entropiyi bir sistemin iç enerjisi (U) ile ilişkilendirir:

dU = T dS - p dV

Burada, iç enerjideki değişim dU mutlak sıcaklığa eşittir T entropi eksi dış basınçtaki değişiklikle çarpılır p ve hacimdeki değişiklik V.

termodinamiğin ikinci yasası bir toplam entropisini belirtir. kapalı sistem azalamaz. Ancak, bir sistem içinde, bir sistemin entropisi Yapabilmek başka bir sistemin entropisini yükselterek azalır.

Bazı bilim adamları, evrenin entropisinin, rastgeleliğin yararlı işlerden aciz bir sistem yarattığı noktaya kadar artacağını tahmin ediyor. Sadece termal enerji kaldığında, evrenin ısı ölümünden öldüğü söylenirdi.

Ancak, diğer bilim adamları ısı ölümü teorisine karşı çıkıyorlar. Bazıları, bir sistem olarak evrenin entropi içindeki alanlar arttıkça entropiden daha da uzaklaştığını söylüyor. Diğerleri evreni daha büyük bir sistemin parçası olarak görürler. Yine de diğerleri olası durumların eşit olasılığa sahip olmadığını söylüyor, bu nedenle entropiyi hesaplamak için sıradan denklemler geçerli değil.

Bir buz bloğu artacak entropi erir gibi. Sistem bozukluğundaki artışı görselleştirmek kolaydır. Buz, kristal bir kafes içinde birbirine bağlanmış su moleküllerinden oluşur. Buz eridiğinde, moleküller daha fazla enerji kazanır, daha fazla yayılır ve bir sıvı oluşturmak için yapısını kaybeder. Benzer şekilde, sudan buhara olduğu gibi bir sıvıdan gaza faz değişimi sistemin enerjisini arttırır.

Kapak tarafında, enerji azalabilir. Bu, buharın fazı suya dönüştürdüğü veya su buza dönüştüğü zaman meydana gelir. Termodinamiğin ikinci yasası ihlal edilmez çünkü madde kapalı bir sistemde değildir. İncelenen sistemin entropisi azalabilirken, çevrenin entropisi artar.

Entropiye sıklıkla zaman oku çünkü izole sistemlerde madde düzenden düzensizliğe geçme eğilimindedir.

• Atkins, Peter; Julio De Paula (2006). Fiziksel kimya (8. baskı). Oxford Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-19-870072-2.
• Chang, Raymond (1998). Kimya (6. baskı). New York: McGraw Tepesi. ISBN 978-0-07-115221-1.
• Clausius, Rudolf (1850). Isı Güdüsü Gücü ve Isı Teorisi için çıkarılabilecek Kanunlar Hakkında. Poggendorff en Annalen der Physick, LXXIX (Dover Yeniden Yazdır). ISBN 978-0-486-59065-3.
• Landsberg, P.T. (1984). "Entropi ve" Düzen "Birlikte Artırabilir mi?". Fizik Mektupları. 102A (4): 171-173. DOI:10.1016/0375-9601(84)90934-4
• Watson, J.R.; Carson, E.M. (Mayıs 2002). "Lisans öğrencilerinin entropi ve Gibbs serbest enerjisini anlama." Üniversitesi Kimya Eğitimi. 6 (1): 4. ISSN 1369-5614