Entropi definieras som det kvantitativa måttet på oordning eller slumpmässighet i ett system. Konceptet kommer från termodynamiken, som handlar om överföringen av värmeenergi inom ett system. Istället för att tala om någon form av ”absolut entropi” diskuterar fysiker generellt förändringen i entropi som sker i en specifik termodynamisk process.
Nyckel Takeaways: Beräkna entropi
- Entropi är ett mått av sannolikhet och den molekylära störningen i ett makroskopiskt system.
- Om varje konfiguration är lika sannolik är entropin den naturliga logaritmen av antalet konfigurationer, multiplicerat med Boltzmanns konstant: S = kB ln W
- För att entropin ska minska måste du överföra energi från någonstans sidan av systemet.
Hur man beräknar entropi
I en isoterm process, förändringen i entropi (delta-S) är förändringen i värme (Q) dividerat med den absoluta temperaturen (T):delta-S=F/T
I vilken som helst reversibel termodynamisk process kan den representeras i kalkyl som integralen från en processs initiala tillstånd till dess sluttillstånd av dQ/T.
I en mer allmän mening är entropi ett mått på sannolikhet och den molekylära störningen i ett makroskopiskt system. I ett system som kan beskrivas av variabler kan dessa variabler anta ett visst antal konfigurationer. Om varje konfiguration är lika sannolik är entropin den naturliga logaritmen av antalet konfigurationer, multiplicerat med Boltzmanns konstant:
S = kB ln W
var S är entropi, kB är Boltzmanns konstant, ln är den naturliga logaritmen och W representerar talet möjliga stater. Boltzmanns konstant är lika med 1,38065 × 10−23 J/K.
Entropienheter
Entropi anses vara en omfattande egenskap hos materia som uttrycks i termer av energi dividerat med temperatur. SI-enheterna för entropin är J/K (joule/grader Kelvin).
Entropi och termodynamikens andra lag
Ett sätt att ange den andra lagen av termodynamiken är som följer: i alla slutet system kommer systemets entropi antingen att förbli konstant eller öka.
Du kan se detta på följande sätt: adding värme till ett system gör att molekylerna och atomerna accelererar. Det kan vara möjligt (även om det är knepigt) att vända processen i ett slutet system utan att dra någon energi från eller frigöra energi någon annanstans för att nå initialtillståndet. Du kan aldrig få hela systemet ”mindre energiskt” än när det startade. Energin har ingenstans att ta vägen. För irreversibla processer ökar alltid den kombinerade entropin av systemet och dess miljö.
Missuppfattningar om entropi
Denna syn på den andra lagen termodynamik är mycket populärt, och det har missbrukats. Vissa hävdar att termodynamikens andra lag innebär att ett system aldrig kan bli mer ordnat. Detta är osant. Det betyder bara att för att bli mer ordningsam (för att entropin ska minska) måste du överföra energi från någonstans utanför systemet, till exempel när en gravid kvinna drar energi från maten för att få det befruktade ägget att bilda ett barn. Detta är helt i linje med den andra lagens bestämmelser.
Entropi är också känd som oordning, kaos och slumpmässighet, även om alla tre synonymerna är oprecisa.
Absolut entropi A relaterad term är ”absolut entropi”, som betecknas med S snarare än ΔS. Absolut entropi definieras enligt termodynamikens tredje lag. Här appliceras en konstant som gör att entropin vid absolut noll definieras till noll.
