เอนโทรปี แนวคิดและการคำนวณเอนโทรปีของระบบ

ปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ที่เรียกว่า เอนโทรปี, สัญลักษณ์โดยตัวอักษร NS, มีความเกี่ยวข้องกับ ระดับของการจัดระบบ. ยิ่งความผิดปกติในระบบมากเท่าไร เอนโทรปีก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการว่าเราใส่โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ลงในน้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นคือการแตกตัวของไอออนิก ปล่อยไอออนลงไปในน้ำ ดังที่แสดงด้านล่าง:

1 NaCl_(NS) → 1 ใน⁺_{(ที่นี่)} + 1 Cl^-_{(ที่นี่)}

โปรดทราบว่าโมเลกุลเกลือ 1 โมลก่อให้เกิดไอออนที่แยกตัวออกมาเป็น 2 โมล ไอออนในสารละลายมีความไม่เป็นระเบียบมากกว่าในของแข็ง ซึ่งหมายความว่าเอนโทรปีของระบบนี้เพิ่มขึ้น

NS การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี, ∆S, วัดโดย:

เอนโทรปีและความผิดปกติของระบบเกี่ยวข้องกับความเป็นธรรมชาติของกระบวนการทางกายภาพ หากเอนโทรปีและความผิดปกติเพิ่มขึ้น แสดงว่ากระบวนการเกิดขึ้นเอง ตัวอย่างเช่น พิจารณาการตกของแก้ว ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง ซึ่งความผิดปกติของระบบเพิ่มขึ้น กระบวนการที่ตรงกันข้าม กล่าวคือ เศษแก้วที่แตกจะลอยขึ้นและนำกระจกกลับคืนมา ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้นเอง และไม่สามารถย้อนกลับได้

อีกกรณีหนึ่งคือน้ำที่ตกลงมาจากเขื่อนซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง ในกรณีนี้เราสามารถสรุปได้ว่าเอนโทรปีเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม น้ำที่ไหลกลับขึ้นเองบนสุดของเขื่อนนั้นไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ จำเป็นต้องมีการดำเนินการภายนอก เช่น ปั๊มน้ำเพื่อดำเนินการนี้ให้สำเร็จ และถ้าเป็นไปได้ เอนโทรปีจะลดลง

 ดังนั้น, ในกระบวนการทางธรรมชาติใด ๆ เอนโทรปีของจักรวาลหรือระบบจะเพิ่มขึ้นเสมอ

นอกจากนี้ยังสามารถวัดความแปรผันของเอนโทรปีในระบบไอโซเทอร์มอล (ที่อุณหภูมิเท่ากัน) ได้ด้วยสมการต่อไปนี้

เกี่ยวกับอะไร:

อะไร_rev = พลังงานย้อนกลับเป็นความร้อน
 T = อุณหภูมิ

เนื่องจากความแปรผันของเอนโทรปีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ เราจึงมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ความระส่ำระสายจะลดลง และในทางกลับกัน

อีกวิธีในการคำนวณความแปรปรวนของเอนโทรปีเกี่ยวข้องกับความร้อน:

ความแปรผันของเอนโทรปีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแปรผันของพลังงาน และสัดส่วนนี้กำหนดโดยอุณหภูมิ T

ตามที่ลอร์ดเคลวิน (William Thomson, 1824-1907) ได้กล่าวไว้ว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องยนต์ระบายความร้อนที่ ความร้อนทั้งหมดจากแหล่งกำเนิดถูกใช้อย่างเต็มที่ในการทำงานนั่นคือจะไม่เกิดผล 100%. พลังงานที่กระจายไปในรูปของความร้อนจะเปลี่ยนเป็นเอนโทรปี ทำให้เกิดความผิดปกติในระบบมากขึ้น

 เราทราบแล้วว่าการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีมีความสำคัญมาก เพราะถ้าไม่มีมัน ก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น มันมีหน้าที่รับผิดชอบต่อการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์ต่างๆ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความหมายของคำว่า "เอนโทรปี" ซึ่งมาจากภาษากรีก enซึ่งหมายความว่า "ใน" และ สะดุด ซึ่งก็คือ “การเปลี่ยนแปลง”

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี