Ентропията се определя като количествена мярка за разстройство или случайност в дадена система. Концепцията излиза термодинамика, която се занимава с прехвърлянето на топлинна енергия в рамките на система. Вместо да говорят за някаква форма на "абсолютна ентропия", физиците обикновено обсъждат промяната на ентропията, която се извършва в конкретна термодинамичен процес.
Ключови заведения: Изчисляване на ентропия
- Ентропията е мярка за вероятността и молекулярното разстройство на макроскопската система.
- Ако всяка конфигурация е еднакво вероятна, тогава ентропията е естественият логаритъм на броя конфигурации, умножен по константата на Болцман: S = kB ln W
- За да намалее ентропията, трябва да прехвърлите енергия от някъде извън системата.
Как се изчислява Entropy
В ан изотермичен процес, промяната в ентропията (делта-С) е промяната в топлината (Q) разделено на абсолютна температура (T):
делта-С = Q/T
При всеки обратим термодинамичен процес той може да бъде представен като смятане като интеграл от първоначалното състояние на процеса до крайното му състояние на
DQ/T. В по-общ смисъл ентропията е мярка за вероятността и молекулярното разстройство на макроскопската система. В система, която може да бъде описана от променливи, тези променливи могат да приемат определен брой конфигурации. Ако всяка конфигурация е еднакво вероятна, тогава ентропията е естественият логаритъм на броя конфигурации, умножен по константата на Болтцман:S = kB ln W
където S е ентропия, kB е константата на Болтман, ln е естественият логаритъм, а W представлява броя на възможните състояния. Константата на Болтцман е равна на 1,38065 × 10−23 J / K.
Единици на ентропията
Ентропията се счита за широко свойство на материята, което се изразява в енергия, разделена на температура. Най- SI единици на ентропията са J / K (джаули / градуси Келвин).
Ентропия и вторият закон на термодинамиката
Един от начините за заявяване на втори закон на термодинамиката е както следва: във всеки затворена система, ентропията на системата или ще остане постоянна, или ще се увеличи.
Можете да видите това по следния начин: добавянето на топлина към система води до ускоряване на молекулите и атомите. Възможно е (макар и сложно) да обърнете процеса в затворена система без да черпите енергия от или да освобождавате енергия някъде другаде, за да достигнете до първоначалното състояние. Никога не можете да получите цялата система „по-малко енергична“, отколкото когато тя стартира. Енергията няма къде да отиде. При необратимите процеси комбинираната ентропия на системата и нейната среда винаги се увеличава.
Погрешни представи за ентропията
Този възглед на втория закон на термодинамиката е много популярен и е бил злоупотребяван. Някои твърдят, че вторият закон на термодинамиката означава, че една система никога не може да стане по-подредена. Това е невярно. Това просто означава, че за да станете по-подредени (за да намалее ентропията), трябва да прехвърлите енергия отнякъде извън системата, например когато бременната жена черпи енергия от храната, за да накара оплодената яйцеклетка да се образува в бебе. Това е напълно в съответствие с разпоредбите на втория закон.
Ентропията е известна още като разстройство, хаос и случайност, въпреки че и трите синоними са неточни.
Абсолютна ентропия
Свързан термин е „абсолютна ентропия“, която се обозначава с С отколкото ΔS. Абсолютната ентропия се определя според третия закон на термодинамиката. Тук се прилага константа, която я прави така, че ентропията при абсолютна нула се определя като нула.