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:

ความสัมพันธ์ระหว่างเอนโทรปีกับความผิดปกติของระบบ

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

กระจกที่ร่วงหล่นเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

อีกกรณีหนึ่งคือน้ำที่ตกลงมาจากเขื่อนซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง ในกรณีนี้เราสามารถสรุปได้ว่าเอนโทรปีเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม น้ำที่ไหลกลับขึ้นเองบนสุดของเขื่อนนั้นไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ จำเป็นต้องมีการดำเนินการภายนอก เช่น ปั๊มน้ำเพื่อดำเนินการนี้ให้สำเร็จ และถ้าเป็นไปได้ เอนโทรปีจะลดลง

 ดังนั้น, ในกระบวนการทางธรรมชาติใด ๆ เอนโทรปีของจักรวาลหรือระบบจะเพิ่มขึ้นเสมอ

นอกจากนี้ยังสามารถวัดความแปรผันของเอนโทรปีในระบบไอโซเทอร์มอล (ที่อุณหภูมิเท่ากัน) ได้ด้วยสมการต่อไปนี้

 สูตรทางคณิตศาสตร์สำหรับคำนวณความแปรผันของเอนโทรปี

เกี่ยวกับอะไร:

อะไรrev = พลังงานย้อนกลับเป็นความร้อน
 T = อุณหภูมิ

เนื่องจากความแปรผันของเอนโทรปีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ เราจึงมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ความระส่ำระสายจะลดลง และในทางกลับกัน

อีกวิธีในการคำนวณความแปรปรวนของเอนโทรปีเกี่ยวข้องกับความร้อน:

สูตรทางคณิตศาสตร์ของความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงพลังงานและการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี

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

การกินเปลือกกีวีไม่ดีหรือไม่? เช็คเอาท์

คุณเคยรู้สึกไม่สบายหลังจากกินกีวีหรือไม่? ความสนใจ! นี่อาจเป็นสัญญาณของ โรคภูมิแพ้ แก่ผลไม้นั้น. ...

read more

ซุปเปอร์ฟู้ดส์คืออะไร? ประวัติศาสตร์ ความขัดแย้ง และความหมาย

Superfoods คืออาหารที่จัดว่ามีประโยชน์ทางโภชนาการสูง จึงจะดีต่อสุขภาพ บลูเบอร์รี่ ปลาแซลมอน คะน้า...

read more

Windows 11 จะมีภาพใหม่และตัวจัดการงานใหม่

ผู้ใช้ Windows และผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยีต่างก็ใช้ไฟฟ้าในวันพุธที่ 19 มกราคมที่ผ่านมา นี่เป็นเพราะ...

read more