Entropi er en termodynamisk parameter, der måler graden af organisering af et system. Termodynamik studerer de makroskopiske processer, hvor varmeoverførsel omsættes til andre former for energi, og hvordan arbejde produceres. Entropi, angivet med symbolet S , måler de mikrotilstande, der er kompatible med en termodynamisk makrotilstand ved ligevægt. Udtrykket entropi stammer fra græsk og betyder transformation. Dets værdi vokser i processer med energioverførsel, og det siges, at entropi beskriver irreversibiliteten af et termodynamisk system.
I en isoterm proces, hvor der ikke er nogen temperaturændring, er ændringen i entropi mellem to termodynamiske tilstande i ligevægt, D S = S 2 – S 1 , lig med ændringen i varme mellem begge tilstande D Q = Q 2 – Q 1 divideret med den absolutte temperatur T.
D S = D Q/T
Begrebet entropi kom fra Rudolf Clausius sind i 1850’erne, da han forsøgte at forklare, hvorfor energi altid går tabt i omdannelsen af termisk energi i termodynamiske processer. Clausius etablerede konceptet om et termodynamisk system og postulerede, at i enhver irreversibel proces spredes en vis mængde energi. Senere, mellem 1890 og 1900, udviklede Ludwing Boltzmann sammen med andre fysikere, hvad der nu er kendt som statistisk fysik , og omdefinerede entropi ved at associere den med de mulige mikrotilstande i et system ved hjælp af følgende ligning.
S = kB ln ( W )
W repræsenterer antallet af mulige mikrotilstande i et system; dens naturlige logaritme ganget med Boltzmanns konstant kB giver værdien af entropien S af et termodynamisk system. Værdien af Boltzmanns konstant er 1,38065 × 10 −23 J/K.
Den tidligere formel udtrykte ændringen i entropi mellem to ligevægtstilstande i et termodynamisk system og definerede ikke en entropiværdi for et system. I stedet tildeler denne formel en absolut værdi til entropien af et termodynamisk system. Fortolkningen er ikke altid klar, men man kan sige, at entropi måler forstyrrelsen af mikrokomponenterne i et termodynamisk makrosystem; igen, at uorden eller agitation er relateret til systemets temperatur.
Termodynamik er baseret på fire principper:
- Nulprincippet siger, at hvis to systemer er i termisk ligevægt med et tredje system, vil de også være i termisk ligevægt med hinanden.
- Ifølge det første princip kan et lukket system udveksle energi med sine omgivelser i form af arbejde og varme, og akkumulere energi i form af intern energi.
- Den anden lov postulerer, at universets entropi altid har en tendens til at stige. Et alternativt postulat fremsat af Clausius fastslår, at en proces, hvis eneste resultat er overførsel af varme fra et legeme med lavere temperatur til et andet med højere temperatur, ikke er mulig.
- Endelig siger termodynamikkens tredje lov, som postuleret af Walther Nernst, at absolut nultemperatur ikke kan nås (0 på Kelvin- eller Rankine-skalaen).
Kilder
- Brissaud JB Betydningen af entropi . Entropy, 7(1), 68-96, 2005.
- Cuesta, JA Entropy som skaber af orden . Spanish Journal of Physics, 20(4) 13-19, 2006.
