De thermodynamische grootheid genaamd entropie, gesymboliseerd door de letter s, is gerelateerd aan graad van organisatie van een systeem. Hoe groter de wanorde in het systeem, hoe groter de entropie.
Stel je bijvoorbeeld voor dat we natriumchloride (NaCl) in water doen. Wat er gebeurt, is hun ionische dissociatie, waarbij ionen in het water vrijkomen, zoals hieronder weergegeven:
1 NaCl(s) → 1 in+(hier) + 1 Cl-(hier)
Merk op dat 1 mol zoutmoleculen aanleiding geeft tot 2 mol gedissocieerde ionen. De ionen in oplossing zijn meer ongeorganiseerd dan in de vaste stof, wat betekent dat de entropie van dit systeem is toegenomen.
DE entropievariatie, ∆S, wordt gemeten door:
De entropie en wanorde van een systeem heeft te maken met de spontaniteit van fysieke processen. Als entropie en wanorde toenemen, betekent dit dat het proces spontaan is. Denk bijvoorbeeld aan het vallen van een glas, dit is een spontaan proces, waarbij de wanorde van het systeem toeneemt. Het tegenovergestelde proces, dat wil zeggen dat de gebroken glasscherven omhoog gaan en het glas terugwinnen, vindt niet plaats, is niet spontaan en is onomkeerbaar.
Een ander geval is het vallen van water uit dammen, wat een spontaan proces is; in dit geval kunnen we concluderen dat entropie toeneemt. Het water dat vanzelf naar de top van de dam terugkeert, is echter niet spontaan, hiervoor is een externe actie nodig, zoals een waterpomp. En als het mogelijk was, zou de entropie afnemen.
Daarom, in elk natuurlijk proces neemt de entropie van het heelal of het systeem altijd toe.
De variatie van entropie kan ook worden gemeten in isotherme systemen (van dezelfde temperatuur) door de volgende vergelijking:
Op wat:
watrev = energie omkeerbaar als warmte;
T = temperatuur.
Aangezien de variatie in entropie recht evenredig is met de temperatuur, hebben we dat bij lagere temperaturen de desorganisatie minder zal zijn, en vice versa
Een andere manier om de variatie in entropie te berekenen, is door deze te relateren aan warmte:
De variatie in entropie is recht evenredig met de variatie in energie, en deze evenredigheid wordt gegeven door de temperatuur T.
Volgens Lord Kelvin (William Thomson, 1824-1907) is het onmogelijk om een thermische motor te bouwen waarin alle warmte van de bron wordt volledig gebruikt in het werk, dat wil zeggen dat de opbrengst nooit zal worden 100%. De energie die in de vorm van warmte wordt gedissipeerd, wordt omgezet in entropie, waardoor de wanorde in het systeem toeneemt.
We hebben dan dat de toename van entropie erg belangrijk is, omdat zonder dit niets zou gebeuren, het is verantwoordelijk voor het optreden van de verschijnselen. Dit heeft te maken met de betekenis van het woord "entropie", dat afkomstig is uit het Grieks en, wat betekent "in" en struikelt, wat "verandering" is.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde