Entropi är en termodynamisk parameter som mäter graden av organisation av ett system. Termodynamik studerar de makroskopiska processer där värmeöverföring översätts till andra energiformer, och hur arbete produceras. Entropi, betecknad med symbolen S , mäter de mikrotillstånd som är kompatibla med ett termodynamiskt makrotillstånd vid jämvikt. Termen entropi kommer från grekiskan och betyder transformation. Dess värde växer i processer med energiöverföring, och det sägs att entropi beskriver irreversibiliteten hos ett termodynamiskt system.
I en isoterm process, där det inte sker någon temperaturförändring, är förändringen i entropi mellan två termodynamiska tillstånd i jämvikt, D S = S 2 – S 1 , lika med förändringen i värme mellan båda tillstånden D Q = Q 2 – Q 1 dividerat med den absoluta temperaturen T.
D S = D Q/T
Begreppet entropi kom från Rudolf Clausius sinne på 1850-talet, när han försökte förklara varför energi alltid går förlorad i omvandlingen av termisk energi i termodynamiska processer. Clausius etablerade konceptet med ett termodynamiskt system och postulerade att i varje irreversibel process försvinner en viss mängd energi. Senare, mellan 1890 och 1900, utvecklade Ludwing Boltzmann, tillsammans med andra fysiker, vad som nu är känt som statistisk fysik , och omdefinierade entropin genom att associera den med de möjliga mikrotillstånden i ett system med hjälp av följande ekvation.
S = kB ln ( W )
W representerar antalet möjliga mikrotillstånd i ett system; dess naturliga logaritm multiplicerad med Boltzmanns konstant kB ger värdet på entropin S för ett termodynamiskt system. Värdet på Boltzmanns konstant är 1,38065 × 10 −23 J/K.
Den tidigare formeln uttryckte förändringen i entropi mellan två jämviktstillstånd i ett termodynamiskt system och definierade inte ett värde på entropi för ett system. Istället tilldelar denna formel ett absolut värde till entropin i ett termodynamiskt system. Tolkningen är inte alltid tydlig, men man kan säga att entropi mäter störningen av mikrokomponenterna i ett termodynamiskt makrosystem; i sin tur att störning eller agitation är relaterad till systemets temperatur.
Termodynamik bygger på fyra principer:
- Nollprincipen säger att om två system är i termisk jämvikt med ett tredje system kommer de också att vara i termisk jämvikt med varandra.
- Enligt den första principen kan ett slutet system utbyta energi med sin omgivning i form av arbete och värme, ackumulera energi i form av intern energi.
- Den andra lagen postulerar att universums entropi alltid tenderar att öka. Ett alternativt postulat som formulerats av Clausius slår fast att en process vars enda resultat är överföring av värme från en kropp med lägre temperatur till en annan med högre temperatur inte är möjlig.
- Slutligen säger termodynamikens tredje lag, som postulerats av Walther Nernst, att absolut nolltemperatur inte kan nås (0 på Kelvin- eller Rankine-skalorna).
Källor
- Brissaud JB Betydelsen av entropi . Entropy, 7(1), 68-96, 2005.
- Cuesta, JA Entropi som skapare av ordning och reda . Spanish Journal of Physics, 20(4) 13-19, 2006.
