آنتروپی چگونگی توزیع و انتشار انرژی را در جهان مشخص میکندآنتروپی
در ترمودینامیک به میزان گرمایی که در یک دمای معین به جسم یا از جسم منتقل میشود، آنتروپی گفته می شود. آنتروپی یک مفهوم بسیار حیاتی در علم فیزیک و شیمی است و پدیده های فراوانی را توضیح می دهد. به عنوان مثال، حل شدن رنگ در آب، ذوب شدن یخ و خارج شدن هوا از سوراخ لاستیک خودرو را در نظر بگیرید، توضیح تمام این وقایع ریشه در مفهوم آنتروپی دارند؛ با این حال، فهم انتروپی آنقدر هم ساده نیست و گاهی گیج کننده بنظر می رسد.
باید توجه نمود که تغییر آنتروپی برای یک فرآیند بازگشت ناپذیر بیش از تغییر آنتروپی برای یک فرآیند بازگشت پذیر است. آنتروپی را می توانیم تولید کنیم ولی نمی توانیم آنرا از بین ببریم.
مقدار تغییر آنتروپی برای ماده ای که از یک حالت به حالت دیگر تغییر می یابد و در تمام فرآیند ها اعم از بازگشت پذیر و بازگشت ناپذیرکه بین دو حالت روی دهد یکسان خواهد بود. این معادله به ما امکان می دهد تغییر آنتروپی را تعیین کنیم. لیکن از قانون سوم ترمودینامیک که نتیجه مشاهدات و واکنش های شیمیایی در درجه حرارت پایین است میتوان نتیجه گرفت که آنتروپی همه موادخالص، در درجه حرارت صفر مطلق، دارای مقدار صفر خواهد بود.
آنتروپی تابعی از حجم و دما است و افزایش هر دوی این‌ها باعث افزایش آنتروپی خواهد شدمفهوم آنتروپی
در واقع، آنتروپی مفهومی است كه به انرژی معنا می دهد؛ چون انرژی زمانی قابل استفاده است كه قابلیت پخش شدن داشته باشد. آنتروپی همان میزان تمایل، به پخش و انتشار یك انرژی انباشته شده دارد. در خیلی از كتاب های درسی برای معرفی آنتروپی از تمثیل اتاق مرتب و اتاق نامرتب استفاده می كنند و اینگونه نتیجه گیری می كنند كه اتاق نامرتب آنتروپی بیشتری از اتاق مرتب دارد. در صورتی كه این نتیجه گیری دقیق نیست. بی نظمی آنتروپی از جنس بی نظمی تعریف شده در ذهن ما نیست. سیستمی كه حجم بیشتری دارد، مكان های بیشتری هم برای حضور مولكول ها خواهد داشت و مولكول ها موقعیت های بیشتری برای جابجایی دارند؛ پس در مقایسه ی این دو اتاق، آنتروپی اتاقی بیشتر است كه فضای بیشتری داشته باشد. برای درك بهتر مفهوم آنتروپی میتوان گریزی به تاریخ زد. اینكه به چه دلیل بحث انتروپی مطرح شد و شناخت آنتروپی قرار بود كدام نیاز بشر را برطرف كند؟ شاید اهمیت كاربردی آنتروپی به دوران انقلاب صنعتی برگردد. دورانی كه موتورها و ماشین آلات مورد توجه عموم قرار گرفت؛ با این حال ماشین های بخار آن زمان توان تقریبی معادل ۱۰ اسب بخار داشتند و اولین موتورهای طراحی شده، با راندمانی كم تر از ۲ درصد كار می كردند.
عوامل مؤثر بر آنتروپی
موردهای مختلفی میتوانند بر آنتروپی یک سیستم تأثیرگذار باشند که عبارتند از:
۱- دما:
هر چه دما افزایش یابد، جنبش ذرات ماده بیشتر شده و آنتروپی افزایش می یابد. (دما با انتروپی رابطه مستقیم دارد)
۲- تغییر فاز:
تغییر فاز مواد هم یکی از عوامل مؤثر بر آنتروپی است. گذار از یک فاز به یک فاز دیگر میتواند با افزایش یا کاهش آنتروپی همراه باشد. به عنوان مثال فرآیند ذوب نوعی تغییر فاز از جامد به مایع است. در فاز مایع، فضای مولکولی نسبت به جامد آزادتر است. بنابرین در ذوب انتروپی افزایش پیدا می کند. در فرآیندی مثل چگالش که گاز به جامد تبدیل می شود، فضای مولکولی محدودتر شده و با کاهش انتروپی روبرو خواهیم بود.
آنتروپی، اندازهٔ بی‌نظمی سامانه یا ماده‌ای است که در حال بررسی استانواع آنتروپی
- آنتروپی حرارتی
- آنتروپی آماری (وضعیتی)
قانون اول ترمودینامیک و آنتروپی
قانون اول ترمودینامیک، بر مبنای آزمایشات صورت گرفته، بیان می کند که انرژی نه میتواند بوجود بیاید و نه از بین برود بلکه از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود.
قانون دوم ترمودینامیک و آنتروپی
قانون اول ترمودینامیک به معرفی انرژی درونی، U منجر شد. این کمیت تابع حالتی است که بر مبنای آن، مجاز بودن یک فرآیند مورد قضاوت قرار می گیرد و بیان می دارد که صرفا تحولاتی مجاز است که انرژی داخلی کل سیستم منزوی، ثابت بماند. قانونی که ملاک خود به خودی بودن را مشخص می سازد (قانون دوم ترمودینامیک)، برطبق تابع حالت دیگری بیان می شود. این تابع حالت آنتروپی، S است.
آنتروپی یک خاصیت مطلق در ترمودینامیک استدر قانون اول با استفاده از انرژی داخلی، تحولات مجاز مشخص می شود (آنهایی که انرژی ثابت دارند). از قانون دوم با استفاده از آنتروپی، تحولات خود به خودی از بین همان فرآیندهایی مشخص می شود که بر مبنای قانون اول مجاز می باشد.
گردآوری: بخش علمی سرپوش
- 15
- 3
