2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Pre nego što počnemo da opisujemo različita značenja reči entropija u oblasti termodinamike, prvo ćemo morati da pregledamo neke definicije.
Termodinamika je disciplina koja proučava promjene unutrašnje energije u sistemima i razmjenu energije između različitih sistema.
Ova disciplina je zasnovana na nekim zakonima, koje ćemo ukratko opisati u nastavku.
Zakon nula: ovaj termodinamički zakon nam govori da ako pretpostavimo postojanje dva tijela, s različitim temperaturama, i stavimo njihove površine u kontakt, kada protekne određeno vrijeme, temperatura oba tijela će se izjednačiti. Hladniji će se povećati temperatura, a topliji će se ohladiti, zahvaljujući prenosu energije u obliku toplote sa jednog na drugi.
Prvi termodinamički zakon: ovaj zakon kaže da ako imamo sistem koji ima određenu količinu unutrašnje energije i na njemu obavljamo rad, kroz neku vrstu procesa, ili obezbjeđujemo toplinu sistemu, unutrašnja energija energije taj sistem će varirati. Na primjer, ako je sistem metalna posuda sa hladnom vodom, možemo mijenjati njegovu unutrašnju energiju: ako promiješamo vodu elementom kao što je kašika, možemo povećati njenu temperaturu trenjem: vršimo rad koji unutrašnja energija sistema će se promeniti. Ako zagrijemo vodusa upaljačem, dodajemo toplotu sistemu, što će takođe varirati njegovu unutrašnju energiju.
Unutarnja energija sistema, toplota i rad, samo su različiti oblici energije. Nije moguće stvoriti ili uništiti energiju, moguće je samo transformirati jedan oblik energije u drugi.
Drugi termodinamički zakon: prema ovom zakonu, ne postoji proces u kojem se sva energija može iskoristiti za pretvaranje u rad. U svakom procesu, dio energije će se transformisati u oblike koji se ne mogu pretvoriti u rad.
Na osnovu ovog principa, Clausius je definisao entropiju kao meru ograničenja za određeni proces koji treba da se sprovede, a takođe ukazuje na smer procesa.
Entropija kao stepen poremećaja ili dezorganizacije
Zamislite da postoji kutija iznutra podijeljena na tri sektora, au svakom sektoru se nalaze kuglice različitih boja. U prvom sektoru crne kuglice, u drugom bele i u poslednjem crvene.
Ako uklonim jednu od unutrašnjih podjela kutije, crne i bijele kuglice će se pomiješati. Ako uklonim drugu podjelu, sve kuglice će se pomiješati. Uklanjanjem particija, uklanjam ograničenja, a poremećaj ili entropija sistema se povećava.
Ako vratim podjele, lopte će i dalje biti van reda, jer se neće spontano poredati. Ovo ukazuje da je proces nepovratan.
U prirodi su svi procesi nepovratni, sistemi uvijek teže povećanju entropije, tj.odnosno njen stepen neorganizovanosti.
Još jedan primjer može biti staklena čaša, koja ima određenu entropiju. Kada čaša padne na tlo, raspada se na nekoliko komada, povećavajući svoju entropiju. Proces je nepovratan, jer čak i ako spojimo komade, čaša se nikada više neće formirati sama.
Važno je naglasiti da o entropiji ima smisla govoriti samo kada postoji njena varijacija. Entropija sistema ne postoji kao apsolutna vrijednost, već samo kao konačna minus početna promjena entropije (delta S).
Entropija kao "izgubljena" energija
Prema Clausiusovom principu, entropija je energija koja se oslobađa u procesu. Ako uzmemo, na primjer, motor, benzin prolazi kroz proces sagorijevanja i oslobođena energija pokreće automobil. Energija koju je automobil "koristio" za kretanje je "potrošen" i više se ne može koristiti za proizvodnju rada.
