Το θερμοδυναμικό μέγεθος που ονομάζεται εντροπία, που συμβολίζεται με το γράμμα μικρό, σχετίζεται με βαθμό οργάνωσης ενός συστήματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαταραχή στο σύστημα, τόσο μεγαλύτερη είναι η εντροπία.
Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι βάζουμε χλωριούχο νάτριο (NaCl) στο νερό. Αυτό που συμβαίνει είναι η ιοντική τους διάσταση, απελευθερώνοντας ιόντα στο νερό, όπως φαίνεται παρακάτω:
1 NaCl(μικρό) → 1 In+(εδώ) + 1 Cl-(εδώ)
Σημειώστε ότι 1 mole μορίων άλατος δημιουργεί 2 mole ιόντων διάσπασης. Τα ιόντα στο διάλυμα είναι πιο αποδιοργανωμένα από ότι στο στερεό, πράγμα που σημαίνει ότι η εντροπία αυτού του συστήματος έχει αυξηθεί.
Ο διακύμανση εντροπίας, ΔS, μετριέται με:
Η εντροπία και η αταξία ενός συστήματος έχει να κάνει με τον αυθορμητισμό των φυσικών διεργασιών. Εάν η εντροπία και η αταξία αυξηθούν, σημαίνει ότι η διαδικασία είναι αυθόρμητη. Για παράδειγμα, σκεφτείτε την πτώση ενός ποτηριού, αυτή είναι μια αυθόρμητη διαδικασία, κατά την οποία αυξάνεται η διαταραχή του συστήματος. Η αντίθετη διαδικασία, δηλαδή τα σπασμένα θραύσματα γυαλιού να ανεβαίνουν και να ανακτούν το γυαλί, δεν συμβαίνει, δεν είναι αυθόρμητη και είναι μη αναστρέψιμη.
Μια άλλη περίπτωση είναι η πτώση νερού από φράγματα, η οποία είναι μια αυθόρμητη διαδικασία. σε αυτή την περίπτωση μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η εντροπία αυξάνεται. Ωστόσο, το νερό που επιστρέφει από μόνο του στην κορυφή του φράγματος δεν είναι αυθόρμητο, θα χρειαζόταν μια εξωτερική ενέργεια, όπως μια αντλία νερού για να επιτευχθεί αυτό. Και αν ήταν δυνατόν, η εντροπία θα μειωνόταν.
Επομένως, σε οποιαδήποτε φυσική διαδικασία η εντροπία του Σύμπαντος ή του συστήματος πάντα αυξάνεται.
Η διακύμανση της εντροπίας μπορεί επίσης να μετρηθεί, σε ισοθερμικά συστήματα (της ίδιας θερμοκρασίας) με την ακόλουθη εξίσωση:
Σε τι:
τιστροφή μηχανής = ενέργεια αναστρέψιμη ως θερμότητα.
T = θερμοκρασία.
Δεδομένου ότι η διακύμανση της εντροπίας είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία, έχουμε ότι σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η αποδιοργάνωση θα είναι μικρότερη και το αντίστροφο
Ένας άλλος τρόπος υπολογισμού της διακύμανσης της εντροπίας είναι να τη συσχετίσουμε με τη θερμότητα:
Η διακύμανση της εντροπίας είναι ευθέως ανάλογη με τη μεταβολή της ενέργειας και αυτή η αναλογικότητα δίνεται από τη θερμοκρασία T.
Σύμφωνα με τον Λόρδο Kelvin (William Thomson, 1824-1907), είναι αδύνατο να κατασκευαστεί μια θερμική μηχανή στην οποία όλη η θερμότητα από την πηγή χρησιμοποιείται πλήρως στην εργασία, δηλαδή, η απόδοσή της δεν θα είναι ποτέ 100%. Η ενέργεια που διαχέεται με τη μορφή θερμότητας μετατρέπεται σε εντροπία, αυξάνοντας την αταξία στο σύστημα.
Έχουμε τότε ότι η αύξηση της εντροπίας είναι πολύ σημαντική, γιατί χωρίς αυτήν δεν θα γινόταν τίποτα, είναι υπεύθυνη για την εμφάνιση των φαινομένων. Αυτό σχετίζεται με την έννοια της λέξης «εντροπία», που προέρχεται από την ελληνική en, που σημαίνει "μέσα" και σκοντάφτει, που είναι «αλλαγή».
Της Jennifer Fogaça
Πτυχιούχος Χημείας