Entropie het is de maat voor de mate van wanorde van een systeem, zijnde een maat voor de onbeschikbaarheid van energie.
Het is een fysieke grootheid die gerelateerd is aan Tweede wet van de thermodynamica en dat het de neiging heeft om op natuurlijke wijze toe te nemen in het heelal.
Definitie van entropie
"Stoornis" moet niet worden opgevat als "rommel", maar eerder als een vorm van systeemorganisatie.
Het concept van entropie wordt soms toegepast in andere kennisgebieden met dit gevoel van wanorde, dat dichter bij gezond verstand ligt.
Laten we ons bijvoorbeeld drie potten voorstellen, een met kleine blauwe knikkers, een andere met hetzelfde soort knikkers maar dan rood, en de derde leeg.
We nemen de lege pot en leggen alle blauwe ballen eronder en alle rode ballen bovenop. In dit geval worden de ballen gescheiden en op kleur gerangschikt.
Bij het schudden van de pot begonnen de ballen zo te mengen dat er op een gegeven moment geen initiële scheiding meer is.
Zelfs als we de pot blijven schudden, is het onwaarschijnlijk dat de ballen terugkeren naar dezelfde oorspronkelijke organisatie. Dat wil zeggen, het geordende systeem (ballen gescheiden door kleur) is een ongeordend systeem geworden (gemengde ballen).
De natuurlijke neiging is dus om de wanorde van een systeem te vergroten, wat een toename van entropie betekent. We kunnen dan zeggen dat in systemen: ΔS >0, waar S entropie is.
Begrijp ook wat het is enthalpie.
Entropie en thermodynamica
Het concept van Entropy werd ontwikkeld door de Franse ingenieur en onderzoeker Nicolas Sadi Carnot.
In zijn onderzoek naar de transformatie van mechanische energie in thermisch, en vice versa, ontdekte hij dat het onmogelijk zou zijn om een thermische machine te hebben met totale efficiëntie.
DE Eerste wet van de thermodynamica bepaalt in feite dat "energie behouden blijft". Dit betekent dat bij fysieke processen geen energie verloren gaat, maar wordt omgezet van het ene type naar het andere.
Een machine gebruikt bijvoorbeeld energie om arbeid te verrichten en daarbij warmt de machine op. Dat wil zeggen, mechanische energie wordt afgebroken tot thermische energie.
Thermische energie verandert niet terug in mechanische energie (als dat zou gebeuren, zou de machine nooit crashen), dus het proces is onomkeerbaar.
Later vulde Lord Kelvin Carnots onderzoek naar de onomkeerbaarheid van thermodynamische processen aan, waardoor de fundamenten van Tweede wet van de thermodynamica.
Rudolf Clausius was de eerste die de term entropie gebruikte in 1865. Entropie zou de maat zijn van de hoeveelheid Thermische energie die bij een bepaalde temperatuur niet kan worden omgezet in mechanische energie (geen arbeid kan verrichten).
Clausius ontwikkelde de wiskundige formule voor de variatie van entropie ()S) die momenteel wordt gebruikt.
Wezen,
ΔS: entropievariatie (J/K)
Q: warmte overgedragen (J)
T: temperatuur (K)
Lees ook:
- Thermodynamica
- Carnot-cyclus
- Energie
- Soorten energie
- Fysische formules
Opgeloste oefeningen
1) Vijand - 2016
Tot 1824 werd aangenomen dat thermische motoren, zoals stoommachines en huidige verbrandingsmotoren, een ideale werking konden hebben. Sadi Carnot demonstreerde de onmogelijkheid van een thermische machine die werkt in cycli tussen twee thermische bronnen (een warme en een koude), om 100% efficiëntie te verkrijgen. Een dergelijke beperking treedt op omdat deze machines
a) mechanisch werk uitvoeren.
b) verhoogde entropie produceren.
c) gebruik adiabatische transformaties.
d) in strijd zijn met de wet van behoud van energie.
e) werken op dezelfde temperatuur als de hete bron.
Alternatief: b) verhoogde entropie produceren.
2) Vijand - 2011
Een motor kan alleen werken als hij een hoeveelheid energie krijgt van een ander systeem. In dit geval komt de in de brandstof opgeslagen energie voor een deel vrij bij de verbranding zodat het toestel kan functioneren. Wanneer de motor draait, kan een deel van de energie die wordt omgezet of omgezet in verbranding niet worden gebruikt om werk te doen. Dit betekent dat er sprake is van energielekkage in een andere vorm. Carvalho, A. X. Z.
Thermische fysica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (aangepast).
Volgens de tekst zijn de energietransformaties die optreden tijdens het draaien van de motor te wijten aan een
a) warmteafgifte in de motor is onmogelijk.
b) door de motor uitgevoerde werkzaamheden oncontroleerbaar zijn.
c) volledige omzetting van warmte naar arbeid is onmogelijk.
d) transformatie van thermische energie in kinetiek is onmogelijk.
e) het potentiële energieverbruik van de brandstof is onbeheersbaar.
Alternatief: c) volledige omzetting van warmte naar werk is onmogelijk.
Zie ook: Oefeningen over thermodynamica
