Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania systemu, będącą miarą niedostępności energii.
Jest to wielkość fizyczna, która jest powiązana z Druga zasada termodynamiki i że ma tendencję do naturalnego wzrostu we Wszechświecie.
Definicja entropii
„Nieporządek” nie powinien być rozumiany jako „bałagan”, ale raczej jako forma organizacji systemu.
Pojęcie entropii jest czasami stosowane w innych obszarach wiedzy z tym poczuciem nieporządku, które jest bliższe zdrowemu rozsądkowi.
Na przykład wyobraźmy sobie trzy słoiki, jeden z małymi niebieskimi kulkami, drugi z kulkami tego samego typu, ale czerwony, a trzeci pusty.
Bierzemy pusty garnek i kładziemy wszystkie niebieskie kulki pod spodem, a wszystkie czerwone kulki na wierzchu. W tym przypadku kulki są oddzielone i ułożone według koloru.
Podczas potrząsania garnkiem kulki zaczęły się mieszać w taki sposób, że w danym momencie nie ma już początkowej separacji.
Nawet jeśli nadal będziemy potrząsać puli, jest mało prawdopodobne, że kulki powrócą do tej samej początkowej organizacji. Oznacza to, że uporządkowany układ (kulki oddzielone kolorem) stał się układem nieuporządkowanym (kulki mieszane).
Zatem naturalną tendencją jest zwiększanie nieuporządkowania systemu, co oznacza wzrost entropii. Możemy wtedy powiedzieć, że w układach: ΔS >0, gdzie S jest entropią.
Zrozum też, co to jest entalpia.
Entropia i termodynamika
Koncepcję Entropii zaczął rozwijać francuski inżynier i badacz Nicolas Sadi Carnot.
W swoich badaniach nad przemianą energii mechanicznej w energię cieplną i odwrotnie stwierdził, że niemożliwe byłoby zaistnienie maszyny cieplnej o całkowitej sprawności.
TEN Pierwsza zasada termodynamiki zasadniczo określa, że „energia jest oszczędzana”. Oznacza to, że w procesach fizycznych energia nie jest tracona, jest zamieniana z jednego typu na inny.
Na przykład maszyna zużywa energię do wykonywania pracy iw tym procesie maszyna się nagrzewa. Oznacza to, że energia mechaniczna jest rozkładana na energię cieplną.
Energia cieplna nie zmienia się z powrotem w energia mechaniczna (gdyby tak się stało, maszyna nigdy by się nie zawiesiła), więc proces jest nieodwracalny.
Później Lord Kelvin uzupełnił badania Carnota dotyczące nieodwracalności procesów termodynamicznych, dając początek podstawom Druga zasada termodynamiki.
Rudolf Clausius jako pierwszy użył terminu Entropia w 1865 roku. Entropia byłaby miarą ilości Energia cieplna które nie mogą być zamienione w energię mechaniczną (nie mogą działać) w określonej temperaturze.
Clausius opracował wzór matematyczny na zmienność entropii ()S), który jest obecnie używany.
Istota,
ΔS: zmienność entropii (J/K)
P: ciepło przekazywane (J)
T: temperatura (K)
Przeczytaj też:
- Termodynamika
- Cykl Carnota
- Energia
- Rodzaje energii
- Wzory fizyki
Rozwiązane ćwiczenia
1) Enem - 2016
Do 1824 r. wierzono, że silniki cieplne, których przykładem są silniki parowe i obecne silniki spalinowe, mogą mieć idealną pracę. Sadi Carnot zademonstrował, że maszyna termiczna pracująca w cyklach pomiędzy dwoma źródłami ciepła (jednym gorącym i jednym zimnym) nie jest w stanie uzyskać 100% wydajności. Takie ograniczenie występuje, ponieważ te maszyny
a) wykonywać prace mechaniczne.
b) wytwarzają zwiększoną entropię.
c) stosować przekształcenia adiabatyczne.
d) naruszać prawo zachowania energii.
e) pracować w tej samej temperaturze co gorące źródło.
Alternatywa: b) wytwarzają zwiększoną entropię.
2) Enem - 2011
Silnik może działać tylko wtedy, gdy otrzyma pewną ilość energii z innego systemu. W takim przypadku energia zmagazynowana w paliwie jest częściowo uwalniana podczas spalania, aby urządzenie mogło działać. Gdy silnik pracuje, część energii przetworzonej lub przetworzonej podczas spalania nie może być wykorzystana do wykonania pracy. To znaczy, że występuje wyciek energii w innej formie. Carvalho, A. X. Z.
Fizyka Cieplna. Belo Horizonte: Pax, 2009 (dostosowany).
Zgodnie z tekstem przemiany energii zachodzące podczas pracy silnika są spowodowane a
a) wydzielanie ciepła wewnątrz silnika jest niemożliwe.
b) praca wykonywana przez silnik jest niekontrolowana.
c) niemożliwa jest pełna konwersja ciepła do pracy.
d) niemożliwa jest przemiana energii cieplnej w kinetykę.
e) potencjalne zużycie energii przez paliwo jest niekontrolowane.
Alternatywa: c) pełna konwersja ciepła do pracy jest niemożliwa.
Zobacz też: Ćwiczenia z termodynamiki
