Definiția entropiei în știință

Entropia este un concept important în fizică și chimie, plus că poate fi aplicată și altor discipline, inclusiv cosmologie și economie. În fizică, face parte din termodinamică. În chimie, este un concept de bază în chimia fizică.

Cheltuieli cheie: Entropie

• Entropia este o măsură a aleatoriei sau a tulburării unui sistem.
• Valoarea entropiei depinde de masa unui sistem. Este notat cu litera S și are unități de jouli per kelvin.
• Entropia poate avea o valoare pozitivă sau negativă. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, entropia unui sistem poate scădea doar dacă entropia unui alt sistem crește.

Definiția entropiei

Entropia este măsura tulburării unui sistem. Este o proprietate extinsă a unui sistem termodinamic, ceea ce înseamnă că valoarea acestuia se schimbă în funcție de cantitatea de materie prezentă. În ecuații, entropia este notată de obicei prin litera S și are unități de joule per kelvin (J⋅K^-1) sau kg⋅m²⋅s^-2⋅K^-1. Un sistem foarte ordonat are o entropie scăzută.

Ecuația și calculul entropiei

Există mai multe modalități de a calcula entropia, dar cele mai comune două ecuații sunt pentru procese termodinamice reversibile și procese izoterme (temperatură constantă).

Entropia unui proces reversibil

Anumite presupuneri se fac atunci când se calculează entropia unui proces reversibil. Probabil cea mai importantă presupunere este că fiecare configurație din cadrul procesului este la fel de probabilă (ceea ce poate nu este de fapt). Dată fiind probabilitatea egală a rezultatelor, entropia este egală cu constanta lui Boltzmann (k_B) înmulțit cu logaritmul natural al numărului de stări posibile (W):

S = k_B În W

Constanta lui Boltzmann este 1.38065 × 10–23 J / K.

Entropia unui proces izotermic

Calculul poate fi folosit pentru a găsi integralitatea dQ/T de la starea inițială la starea finală, unde Q este căldură și T este temperatura absolută (Kelvin) a unui sistem.

Un alt mod de a afirma acest lucru este că schimbarea entropiei (ΔS) este egală cu schimbarea căldurii (ΔQ) împărțit la temperatura absolută (T):

ΔS = ΔQ / T

Entropie și energie internă

În chimia fizică și termodinamică, una dintre cele mai utile ecuații se referă la entropia cu energia internă (U) a unui sistem:

dU = T dS - p dV

Aici, schimbarea energiei interne dU este egal cu temperatura absolută T înmulțit cu modificarea entropiei minus presiunea externă p și modificarea volumului V.