Wielkość termodynamiczna zwana entropia, symbolizowany przez literę s, odnosi się do stopień organizacji systemu. Im większy nieporządek w systemie, tym większa entropia.
Na przykład wyobraź sobie, że dodajemy chlorek sodu (NaCl) do wody. To, co się dzieje, to ich dysocjacja jonowa, uwalniając jony do wody, jak pokazano poniżej:
1 NaCl(s) → 1 cal+(tutaj) + 1 Cl-(tutaj)
Zauważ, że 1 mol cząsteczek soli daje 2 mole zdysocjowanych jonów. Jony w roztworze są bardziej zdezorganizowane niż w ciele stałym, co oznacza, że entropia tego układu wzrosła.
TEN zmienność entropii, ∆S, mierzy się:
Entropia i nieporządek systemu mają związek ze spontanicznością procesów fizycznych. Jeśli entropia i nieporządek wzrastają, oznacza to, że proces jest spontaniczny. Rozważmy na przykład upadek szklanki, jest to spontaniczny proces, w którym narasta nieporządek systemu. Proces odwrotny, czyli unoszenie się odłamków szkła w górę i odzyskiwanie szkła, nie zachodzi, nie ma charakteru spontanicznego i jest nieodwracalny.
Innym przypadkiem jest spadanie wody z tam, co jest procesem spontanicznym; w tym przypadku możemy stwierdzić, że entropia wzrasta. Jednak sama woda powracająca na szczyt zapory nie jest spontaniczna, do tego potrzebne byłoby działanie zewnętrzne, np. pompa wodna. A gdyby to było możliwe, entropia by się zmniejszyła.
W związku z tym, w każdym naturalnym procesie entropia Wszechświata lub systemu zawsze wzrasta.
Zmienność entropii można również zmierzyć w układach izotermicznych (o tej samej temperaturze) za pomocą następującego równania:
Na czym:
Coobrót silnika = energia odwracalnie w postaci ciepła;
T = temperatura.
Ponieważ zmienność entropii jest wprost proporcjonalna do temperatury, mamy, że w niższych temperaturach dezorganizacja będzie mniejsza i odwrotnie
Innym sposobem obliczenia zmienności entropii jest powiązanie jej z ciepłem:
Zmiana entropii jest wprost proporcjonalna do zmiany energii, a proporcjonalność tę określa temperatura T.
Według Lorda Kelvina (William Thomson, 1824-1907) niemożliwe jest zbudowanie silnika cieplnego, w którym całe ciepło ze źródła jest w pełni wykorzystywane w pracy, to znaczy, że jego wydajność nigdy nie będzie 100%. Energia, która jest rozpraszana w postaci ciepła, zamienia się w entropię, zwiększając nieporządek w systemie.
Mamy więc, że wzrost entropii jest bardzo ważny, bo bez niego nic by się nie wydarzyło, to on odpowiada za występowanie zjawisk. Wiąże się to ze znaczeniem słowa „entropia”, które pochodzi z języka greckiego en, co oznacza „w” i potyka się, czyli „zmiana”.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii