Entropia este un parametru termodinamic care măsoară gradul de organizare a unui sistem. Termodinamica studiază procesele macroscopice în care transferul de căldură este tradus în alte forme de energie și modul în care este produsă munca. Entropia, notată cu simbolul S , măsoară microstările compatibile cu o macrostare termodinamică la echilibru. Termenul de entropie provine din limba greacă și înseamnă transformare. Valoarea sa crește în procesele cu transfer de energie și se spune că entropia descrie ireversibilitatea unui sistem termodinamic.
Într-un proces izoterm, în care nu există nicio modificare a temperaturii, modificarea entropiei între două stări termodinamice aflate în echilibru, D S = S 2 – S 1 , este egală cu modificarea căldurii dintre ambele stări D Q = Q 2 – Q 1 împărțit la temperatura absolută T.
D S = D Q/T
Conceptul de entropie a venit din mintea lui Rudolf Clausius în anii 1850, când a încercat să explice de ce energia se pierde întotdeauna în conversia energiei termice în procese termodinamice. Clausius a stabilit conceptul de sistem termodinamic și a postulat că în orice proces ireversibil este disipată o anumită cantitate de energie. Mai târziu, între 1890 și 1900, Ludwing Boltzmann, împreună cu alți fizicieni, a dezvoltat ceea ce este acum cunoscut sub numele de fizică statistică , redefinind entropia prin asocierea acesteia cu posibilele microstări ale unui sistem folosind următoarea ecuație.
S = kB ln ( W )
W reprezintă numărul de microstări posibile ale unui sistem; logaritmul său natural înmulțit cu constanta lui Boltzmann kB dă valoarea entropiei S a unui sistem termodinamic. Valoarea constantei lui Boltzmann este 1,38065 × 10 −23 J/K.
Formula anterioară a exprimat modificarea entropiei între două stări de echilibru ale unui sistem termodinamic și nu a definit o valoare a entropiei pentru un sistem. În schimb, această formulă atribuie o valoare absolută entropiei unui sistem termodinamic. Interpretarea nu este întotdeauna clară, dar se poate spune că entropia măsoară dezordinea microcomponentelor unui macrosistem termodinamic; la rândul său, acea tulburare sau agitație este legată de temperatura sistemului.
Termodinamica se bazează pe patru principii:
- Principiul Zero afirmă că, dacă două sisteme sunt în echilibru termic cu un al treilea sistem, ele vor fi, de asemenea, în echilibru termic unul cu celălalt.
- Conform primului principiu, un sistem închis poate schimba energie cu mediul înconjurător sub formă de muncă și căldură, acumulând energie sub formă de energie internă.
- A doua lege postulează că entropia universului tinde întotdeauna să crească. Un postulat alternativ enunţat de Clausius stabileşte că un proces al cărui singur rezultat este transferul de căldură dintr-un corp cu temperatură mai joasă în altul cu temperatură mai mare nu este posibil.
- În cele din urmă, a treia lege a termodinamicii, așa cum este postulată de Walther Nernst, spune că temperatura zero absolut nu poate fi atinsă (0 pe scara Kelvin sau Rankine).
Surse
- Brissaud JB Sensurile entropiei . Entropie, 7(1), 68-96, 2005.
- Cuesta, JA Entropia ca creator de ordine . Jurnalul Spaniol de Fizică, 20(4) 13-19, 2006.
