מהי אנטרופיה?

אנטרופיה זהו המדד למידת ההפרעה במערכת, בהיותו מדד לחוסר הזמינות של אנרגיה.

זוהי כמות פיזית שקשורה אליה החוק השני של התרמודינמיקה וכי הוא נוטה לגדול באופן טבעי ביקום.

הגדרת אנטרופיה

אין להבין את "הפרעה" כ"בלגן "אלא כצורה של ארגון מערכת.

מושג האנטרופיה מיושם לעיתים בתחומי ידע אחרים עם תחושת הפרעה זו, הקרובה יותר לשכל הישר.

לדוגמה, בואו נדמיין שלוש צנצנות, אחת עם גולות כחולות קטנות, אחרת עם אותו סוג של גולות אך אדומות, והשנייה ריקה.

אנחנו לוקחים את הסיר הריק ושמים את כל הכדורים הכחולים ומעליו את כל הכדורים האדומים. במקרה זה הכדורים מופרדים ומסודרים לפי צבע.

כשמטלטלים את הסיר הכדורים התחילו להתערבב בצורה כזו שברגע נתון כבר אין את ההפרדה הראשונית.

גם אם נמשיך לנער את הסיר, אין זה סביר שהכדורים יחזרו לאותו ארגון ראשוני. כלומר, המערכת המסודרת (כדורים המופרדים על ידי צבע) הפכה למערכת משובשת (כדורים מעורבים).

כשמערבבים את הכדורים האנטרופיה של המערכת גדלה

לפיכך, הנטייה הטבעית היא להגביר את הפרעת המערכת, שמשמעותה עלייה באנטרופיה. נוכל לומר כי במערכות: ΔS> 0, כאשר S הוא אנטרופיה.

גם להבין מה זה אנלפיה.

אנטרופיה ותרמודינמיקה

הרעיון של אנטרופיה החל להתפתח על ידי המהנדס והחוקר הצרפתי ניקולה סאדי קרנוט.

במחקר שלו על הפיכת אנרגיה מכנית לתרמית, ולהיפך, הוא מצא כי אי אפשר שיהיה מכונה תרמית עם יעילות מוחלטת.

ה החוק הראשון של התרמודינמיקה בעצם קובע ש"אנרגיה נשמרת ". משמעות הדבר היא שבתהליכים הפיזיים האנרגיה לא הולכת לאיבוד, היא מומרת מסוג אחד לאחר.

לדוגמא, מכונה משתמשת באנרגיה כדי לבצע עבודה ובתהליך זה המכונה מתחממת. כלומר, אנרגיה מכנית מושפלת לאנרגיה תרמית.

אנרגיה תרמית אינה משתנה חזרה ל אנרגיה מכנית (אם זה קרה המכונה לעולם לא תקרוס), אז התהליך הוא בלתי הפיך.

מאוחר יותר השלים לורד קלווין את המחקר של קרנו על אי הפיכתם של תהליכים תרמודינמיים, והוליד את היסודות של החוק השני של התרמודינמיקה.

רודולף קלאוסיוס היה הראשון שהשתמש במונח אנטרופיה בשנת 1865. אנטרופיה תהיה המדד לכמות אנרגיית תרמית שאי אפשר להפוך לאנרגיה מכנית (לא יכול לעבוד) בטמפרטורה מסוימת.

קלאוסיוס פיתח את הנוסחה המתמטית לריאציה של אנטרופיה () S) המשמשת כיום.

להיות,

ΔS: וריאציה של אנטרופיה (J / K)
ש: העברת חום (J)
T: טמפרטורה (K)

קרא גם:

• תֶרמוֹדִינָמִיקָה
• מחזור קרנוט
• אֵנֶרְגִיָה
• סוגי אנרגיה
• נוסחאות פיזיקה

תרגילים נפתרו

1) האויב - 2016

עד שנת 1824 האמינו כי מנועים תרמיים, דוגמאות לכך הם מנועי קיטור ומנועי בעירה נוכחיים, יכולים להיות בעלי פעולה אידיאלית. סאדי קרנו הוכיח את חוסר האפשרות של מכונה תרמית הפועלת במחזורים בין שני מקורות תרמיים (אחד חם ואחד קר) להשיג יעילות של 100%. מגבלה כזו מתרחשת בגלל מכונות אלה

א) לבצע עבודה מכנית.
ב) לייצר אנטרופיה מוגברת.
ג) השתמש בתמורות אדיאבטיות.
ד) להפר את חוק שימור האנרגיה.
ה) פועלים באותה טמפרטורה כמו המקור החם.

ראה תשובה

חלופה: ב) לייצר אנטרופיה מוגברת.

2) האויב - 2011

מנוע יכול לבצע עבודה רק אם הוא מקבל כמות אנרגיה ממערכת אחרת. במקרה זה, האנרגיה השמורה בדלק משתחררת בחלקה במהלך הבעירה כדי שהמכשיר יוכל לתפקד. כאשר המנוע פועל, לא ניתן להשתמש בחלק מהאנרגיה שהומרה או הופכת בעירה לעבודה. המשמעות היא שיש דליפת אנרגיה בצורה אחרת. קרבליו, א. איקס. ז.

^{פיזיקה תרמית. Belo Horizonte: Pax, 2009 (מעובד).}

על פי הטקסט, טרנספורמציות האנרגיה המתרחשות במהלך הפעלת המנוע נובעות מא

א) שחרור חום בתוך המנוע אינו אפשרי.
ב) עבודות המבוצעות על ידי המנוע אינן ניתנות לשליטה.
ג) המרה מלאה של חום לעבודה היא בלתי אפשרית.
ד) הפיכת אנרגיה תרמית לקינטיקה אינה אפשרית.
ה) שימוש בלתי אפשרי באנרגיה בדלק אינו ניתן לשליטה.

ראה תשובה

חלופה: ג) המרה מלאה של חום לעבודה היא בלתי אפשרית.

ראה גם: תרגילים על תרמודינמיקה