Entropi er en termodynamisk parameter som måler graden av organisering av et system. Termodynamikk studerer de makroskopiske prosessene der varmeoverføring omsettes til andre former for energi, og hvordan arbeid produseres. Entropi, betegnet med symbolet S , måler mikrotilstandene som er kompatible med en termodynamisk makrotilstand ved likevekt. Begrepet entropi stammer fra gresk og betyr transformasjon. Dens verdi vokser i prosesser med energioverføring, og det sies at entropi beskriver irreversibiliteten til et termodynamisk system.
I en isoterm prosess, hvor det ikke er noen endring i temperaturen, er endringen i entropi mellom to termodynamiske tilstander i likevekt, D S = S 2 – S 1 , lik endringen i varme mellom begge tilstander D Q = Q 2 – Q 1 delt på den absolutte temperaturen T.
D S = D Q/T
Begrepet entropi kom fra tankene til Rudolf Clausius på 1850-tallet, da han prøvde å forklare hvorfor energi alltid går tapt i omdannelsen av termisk energi i termodynamiske prosesser. Clausius etablerte konseptet med et termodynamisk system og postulerte at i enhver irreversibel prosess forsvinner en viss mengde energi. Senere, mellom 1890 og 1900, utviklet Ludwing Boltzmann, sammen med andre fysikere, det som nå er kjent som statistisk fysikk , og redefinerte entropi ved å assosiere den med de mulige mikrotilstandene til et system ved å bruke følgende ligning.
S = kB ln ( W )
W representerer antall mulige mikrotilstander i et system; dens naturlige logaritme multiplisert med Boltzmanns konstant kB gir verdien av entropien S til et termodynamisk system. Verdien av Boltzmanns konstant er 1,38065 × 10 −23 J/K.
Den forrige formelen uttrykte endringen i entropi mellom to likevektstilstander i et termodynamisk system og definerte ikke en entropiverdi for et system. I stedet tildeler denne formelen en absolutt verdi til entropien til et termodynamisk system. Tolkningen er ikke alltid klar, men det kan sies at entropi måler forstyrrelsen av mikrokomponentene i et termodynamisk makrosystem; igjen, at forstyrrelse eller agitasjon er relatert til temperaturen i systemet.
Termodynamikk er basert på fire prinsipper:
- Nullprinsippet sier at hvis to systemer er i termisk likevekt med et tredje system, vil de også være i termisk likevekt med hverandre.
- Ifølge det første prinsippet kan et lukket system utveksle energi med omgivelsene i form av arbeid og varme, og akkumulere energi i form av indre energi.
- Den andre loven postulerer at entropien i universet alltid har en tendens til å øke. Et alternativt postulat uttalt av Clausius slår fast at en prosess hvis eneste resultat er overføring av varme fra et legeme med lavere temperatur til et annet med høyere temperatur, ikke er mulig.
- Til slutt sier termodynamikkens tredje lov, som postulert av Walther Nernst, at absolutt nulltemperatur ikke kan nås (0 på Kelvin- eller Rankine-skalaen).
Kilder
- Brissaud JB Betydningen av entropi . Entropy, 7(1), 68-96, 2005.
- Cuesta, JA Entropy som skaper av orden . Spanish Journal of Physics, 20(4) 13-19, 2006.
