Entropy là 1 khái niệm quan yếu trong cơ vật lý và hóa học, nó có thể được ứng dụng cho những ngành khác, bao gồm vũ trụ học và kinh tế. Trong cơ vật lý, nó là 1 phần của nhiệt động lực học. Trong hóa học, nó là 1 khái niệm cốt lõi trong hóa học cơ vật lý.
Entropy là gì?
- Khái niệm entropy xuất phát từ nhiệt động lực học, liên quan tới việc truyền năng lượng nhiệt trong 1 hệ thống. Nó thay đổi đổi quản lý sở hữu bất kỳ thay đổi đổi nhiệt nào trong hệ thống.
- Nó là thước đo tính ngẫu nhiên hoặc rối loạn của 1 hệ thống.
- Giá trị của entropy phụ thuộc vào khối lượng của 1 hệ thống. Nó được ký hiệu bằng chữ S và có đơn vị joules/kelvin.
- Entropy có thể có giá trị dương hoặc âm. Theo định luật thứ 2 của nhiệt động lực học, entropy của 1 hệ thống chỉ có thể giảm ví dụ entropy của 1 hệ thống khác nâng cao.
Entropy và định luật nhiệt động lực học thứ 2
Định luật thứ 2 của nhiệt động lực học có nội dung như sau: trong bất kỳ hệ thống kín nào, entropy của hệ thống sẽ ko đổi hoặc nâng cao.
Bạn có hiểu khái niệm trên như sau: Thêm nhiệt vào hệ thống làm những phân tử và nguyên tử tăng cường. Có thể để đảo ngược quy trình trong 1 hệ thống kín mà ko lấy bất kỳ năng lượng nào hoặc giải phóng năng lượng tại 1 nơi khác để đạt tới trạng thái ban đầu. Bạn ko bao giờ có thể có được toàn bộ hệ thống “ít năng lượng” hơn lúc nó khởi đầu. Năng lượng ko có nơi nào để đi. Đối sở hữu những quy trình ko thể đảo ngược, entropy hài hòa của hệ thống và môi trường của nó luôn nâng cao.
Bí quyết tính entropy
Có nhiều phương pháp tính chỉ số entropy, tùy thuộc} vào điều kiện nhiệt hay phần đích. Về cơ bản có những bí quyết tính sau:
Entropy của quy trình đẳng nhiệt
Trong 1 quy trình đẳng nhiệt, sự thay đổi đổi entropy (S) là sự thay đổi đổi nhiệt (Q) chia cho nhiệt độ tuyệt đối (T):
- Công thức: S = Q/T
Entropy của quy trình đảo ngược
Trong bất kỳ quy trình nhiệt động học đảo ngược nào, nó có thể được biểu diễn bằng phép tính dưới dạng tích phân từ trạng thái ban đầu của trạng thái tới trạng thái cuối cùng của dQ/T. Theo nghĩa tổng quát hơn, entropy là thước đo xác suất và rối loạn phân tử của hệ thống vĩ mô.
Trong 1 hệ thống có thể được mô tả bởi những biến, những biến đấy có thể giả định 1 số cấu hình nhất định. Ví dụ từng cấu hình có thể xảy ra như nhau, thì entropy là logarit tự động nhiên của số lượng cấu hình, nhân sở hữu hằng số của Boltzmann:
- Công thức: S = kB.ln.W
Trong đấy:
- S là entropy.
- kB là hằng số của Boltzmann và có giá trị 1.38065 × 10 23 J/Okay.
- ln là logarit tự động nhiên.
- W đại diện cho số lượng trạng thái có thể.
Entropy và năng lượng nội bộ
Trong hóa học cơ vật lý và nhiệt động lực học, 1 trong những phương trình hữu ích nhất liên quan tới entropy sở hữu năng lượng bên trong (U) của 1 hệ thống là:
- Công thức: dU = TdS – pdV
Trên đây, sự thay đổi đổi trong năng lượng nội dU bằng nhiệt độ tuyệt đối T nhân sở hữu sự thay đổi đổi trong entropy trừ áp lực bên bên cạnh p và sự thay đổi đổi về khối lượng V.
Những khái niệm khác về entropy
Entropy tuyệt đối
1 thuật ngữ liên quan là “entropy tuyệt đối”, được ký hiệu là S thay đổi vì ΔS . Entropy tuyệt đối được định nghĩa theo định luật thứ cha của nhiệt động lực học. Trên đây 1 hằng số được ứng dụng khiến cho entropy tại 0 tuyệt đối được xác định là 0.
Đơn vị của Entropy
Những đơn vị SI của entropy là J/Okay (joules/độ Kelvin).
Entropy và thời kì
Entropy thường được gọi là mũi tên thời kì vì vật chất trong những hệ cô lập có xu hướng chuyển từ trật tự động sang rối loạn.
Thí dụ về entropy
Entropy có thể nâng cao hay giảm phụ thuộc vào hính dáng và kiểu hợp tác hóa học của 1 chất nào đấy.
Thí dụ entropy nâng cao
1 khối băng sẽ nâng cao entropy lúc nó tan chảy. Thực dễ dàng để hình dung sự gia nâng cao sự rối loạn của hệ thống. Nước đá bao gồm những phân tử nước hợp tác cùng hóa trị sở hữu nhau trong 1 mạng tinh thể. Lúc băng tan, những phân tử thu được nhiều năng lượng hơn, lan rộng ra xa hơn và mất cấu trúc để tạo thành chất lỏng. Tương tự động, sự thay đổi đổi từ chất lỏng sang chất khí, như từ nước sang tương đối nước, khiến nâng cao năng lượng của hệ thống.
Thí dụ entropy giảm
Điều này xảy ra lúc tương đối nước thay đổi đổi thành nước hoặc lúc nước thay đổi đổi thành băng. Định luật thứ 2 của nhiệt động lực học ko bị vi phạm vì vấn đề ko nằm trong diện 1 hệ thống khép kín. Trong lúc entropy của hệ thống được nghiên cứu có thể giảm, thì môi trường lại nâng cao lên.
Những quan niệm sai lầm về entropy
1 số ý kiến cho rằng định luật nhiệt động thứ 2 có nghĩa là 1 hệ thống ko bao giờ có thể trở nên ổn định hơn. Điều này là sai sự thực. Điều đấy có nghĩa là để trở nên ổn định hơn (để entropy giảm), bạn nên truyền năng lượng từ 1 nơi nào đấy bên bên cạnh hệ thống, chẳng hạn như lúc 1 phụ nữ mang trong mình thai lấy năng lượng từ thức ăn để khiến cho trứng được thụ tinh hình thành em bé. Điều này là hoàn toàn yêu thích sở hữu định luật nhiệt động học thứ 2.
