Entropi Nedir ve Nasıl Hesaplanır?

Entropi, bir sistemdeki bozukluğun veya rasgeleliğin nicel ölçümü olarak tanımlanır. Kavram ortaya çıkıyor termodinamik, hangi transferi ile ilgilenir ısı enerjisi bir sistem içinde. Fizikçiler, bir çeşit "mutlak entropi" hakkında konuşmak yerine, genellikle, termodinamik süreç.

Önemli Çıkarımlar: Entropinin Hesaplanması

Bir izotermal süreç, entropi değişikliği (delta-S) ısıdaki değişmedir (S) bölü mutlak sıcaklık (T):

delta-S = S/T

Herhangi bir tersinir termodinamik süreçte, bir işlemin başlangıç ​​durumundan nihai durumuna kadar bir integral olarak matematikte temsil edilebilir. dK/T. Daha genel anlamda entropi, bir makroskopik sistemin olasılık ve moleküler bozukluğunun bir ölçüsüdür. Değişkenlerle tanımlanabilecek bir sistemde, bu değişkenler belirli sayıda konfigürasyonda olabilir. Her konfigürasyon eşit derecede olasıysa, entropi, konfigürasyon sayısının Boltzmann sabiti ile çarpılarak doğal logaritmasıdır:

S = k_B ln W

burada S entropidir, k_B Boltzmann sabiti, ln doğal logaritma ve W olası durum sayısını temsil eder. Boltzmann sabiti 1.38065 × 10'a eşittir⁻²³ J / K'dan daha çoktur.

Entropi, enerjinin sıcaklığa bölünmesiyle ifade edilen maddenin geniş bir özelliği olarak kabul edilir. SI birimleri entropinin J / K (jul / derece Kelvin) dir.

Belirtmenin bir yolu termodinamiğin ikinci yasası aşağıdaki gibidir: herhangi birinde kapalı sistem, sistemin entropisi sabit kalır veya artar.

Bunu şu şekilde görüntüleyebilirsiniz: bir sisteme ısı eklemek moleküllerin ve atomların hızlanmasına neden olur. Başlangıç ​​durumuna ulaşmak için herhangi bir enerji çekmeden veya başka bir yerden enerji açmadan işlemi kapalı bir sistemde tersine çevirmek (zor olsa da) mümkün olabilir. Tüm sistemi hiçbir zaman başladığından daha az enerjik tutamazsınız. Enerjinin gidecek yeri yok. Geri döndürülemez süreçler için, sistemin ve çevresinin birleşik entropisi her zaman artar.

Termodinamiğin ikinci yasasına ilişkin bu görüş çok popülerdir ve yanlış kullanılmıştır. Bazıları, termodinamiğin ikinci yasasının bir sistemin asla daha düzenli olamayacağı anlamına geldiğini iddia ediyor. Bu doğru değil. Sadece daha düzenli olmak için (entropinin azalması için), bir yerden enerji aktarmanız gerekir Sistemin dışında, hamile bir kadının döllenmiş yumurtanın oluşmasına neden olmak için yiyeceklerden enerji çekmesi gibi bebek. Bu tamamen ikinci yasanın hükümlerine uygundur.

Entropi aynı zamanda düzensizlik, kaos ve rastgelelik olarak da bilinir, ancak her üç eş anlamlı da kesin değildir.

İlgili bir terim, "mutlak entropi" dir. S ziyade ΔS. Mutlak entropi, termodinamiğin üçüncü yasasına göre tanımlanır. Burada mutlak sıfırdaki entropinin sıfır olarak tanımlanmasını sağlayan bir sabit uygulanır.