Термодинамическая величина, называемая энтропия, символизируемый буквой s, относится к степень организации системы. Чем больше беспорядок в системе, тем больше энтропия.
Например, представьте, что мы добавляем хлорид натрия (NaCl) в воду. Происходит их ионная диссоциация, высвобождая ионы в воду, как показано ниже:
1 NaCl(s) → 1 дюйм+(здесь) + 1 кл-(здесь)
Обратите внимание, что 1 моль молекул соли дает 2 моля диссоциированных ионов. Ионы в растворе более дезорганизованы, чем в твердом, а это означает, что энтропия этой системы увеличилась.
В изменение энтропии, ∆S, измеряется:
Энтропия и беспорядок системы связаны со спонтанностью физических процессов. Если энтропия и беспорядок увеличиваются, значит, процесс самопроизвольный. Например, рассмотрим падение стакана, это самопроизвольный процесс, при котором увеличивается беспорядок в системе. Обратный процесс, то есть осколки битого стекла, поднимающиеся вверх и восстанавливающие стекло, не происходит, не является спонтанным и необратимым.
Другой случай - падение воды с плотин, которое является спонтанным процессом; в этом случае можно сделать вывод, что энтропия увеличивается. Однако вода, возвращающаяся сама по себе на вершину плотины, не является спонтанной, для этого потребуется внешнее воздействие, например, водяной насос. А если бы это было возможно, энтропия уменьшилась бы.
Следовательно, в любом естественном процессе энтропия Вселенной или системы всегда увеличивается.
Изменение энтропии также можно измерить в изотермических системах (с той же температурой) с помощью следующего уравнения:
На что:
какиеrev = энергия обратимо в виде тепла;
T = температура.
Поскольку изменение энтропии прямо пропорционально температуре, мы имеем, что при более низких температурах дезорганизация будет меньше, и наоборот.
Другой способ вычислить изменение энтропии - связать ее с теплотой:
Изменение энтропии прямо пропорционально изменению энергии, и эта пропорциональность задается температурой T.
По словам лорда Кельвина (Уильям Томсон, 1824–1907), невозможно построить тепловой двигатель, в котором все тепло от источника используется полностью в работе, то есть его отдача никогда не будет 100%. Энергия, которая рассеивается в виде тепла, преобразуется в энтропию, увеличивая беспорядок в системе.
Таким образом, увеличение энтропии очень важно, потому что без него ничего бы не произошло, оно отвечает за возникновение явлений. Это связано со значением слова «энтропия», которое происходит от греческого en, что означает "в" и спотыкается, что и есть «изменение».
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
