Entropidefinition in Science

Entropi är ett viktigt begrepp inom fysik och kemi, plus att det kan tillämpas på andra discipliner, inklusive kosmologi och ekonomi. I fysiken är det en del av termodynamiken. Inom kemi är det ett kärnbegrepp inom fysisk kemi.

Key Takeaways: Entropy

• Entropi är ett mått på ett systems slumpmässighet eller störning.
• Värdet på entropi beror på massan i ett system. Det är betecknat med bokstaven S och har enheter av joule per kelvin.
• Entropi kan ha ett positivt eller negativt värde. Enligt termodynamikens andra lag kan systemets entropi bara minska om entropin för ett annat system ökar.

Entropidefinition

Entropi är måttet på störningen i ett system. Det är en omfattande egenskap hos ett termodynamiskt system, vilket betyder att dess värde förändras beroende på mängden materia som finns. I ekvationer betecknas entropi vanligtvis med bokstaven S och har enheter av joule per kelvin (J⋅K^-1) eller kg⋅m²⋅s^-2⋅K^-1. Ett mycket ordnat system har låg entropi.

Entropiekvation och beräkning

Det finns flera sätt att beräkna entropi, men de två vanligaste ekvationerna är för reversibla termodynamiska processer och isotermiska processer (konstant temperatur).

Entropi av en reversibel process

Vissa antaganden görs vid beräkning av entropin för en reversibel process. Det viktigaste antagandet är förmodligen att varje konfiguration inom processen är lika sannolik (vilket det kanske inte är). Med tanke på lika sannolikhet för utfall är entropi lika med Boltzmanns konstant (k_B) multiplicerat med den naturliga logaritmen för antalet möjliga tillstånd (W):

S = k_B I W

Boltzmanns konstant är 1.38065 × 10−23 J / K.

Entropi av en isotermisk process

Kalkyl kan användas för att hitta integralen av dQ/T från det ursprungliga tillståndet till det slutliga tillståndet, där Q är värme och T är den absoluta temperaturen i ett system.

Ett annat sätt att säga detta är att förändringen i entropi (AS) är lika med värmeförändringen (AQ) dividerat med den absoluta temperaturen (T):

AS = AQ / T

Entropi och intern energi

I fysisk kemi och termodynamik hänför sig en av de mest användbara ekvationerna entropi till den inre energin (U) i ett system:

dU = T dS - p dV

Här förändringen av den inre energin dU är lika med absolut temperatur T multiplicerat med förändringen i entropi minus externt tryck p och volymförändringen V.