Selitämme mitä entropia on, mistä negatiivinen entropia koostuu ja joitain esimerkkejä tästä järjestelmän tasapainoasteesta.
Mikä on entropia?
Sisäänfyysistä puhumme entropiasta (yleensä symboloitu kirjaimella S) viittaamaan termodynaamisen järjestelmän tasapainoasteeseen, tai pikemminkin sen taipumushäiriöön (entropiavariaatioon). Kun positiivinen entropiamuutos tapahtuu, järjestelmän komponentit menevät suurempaan epäjärjestykseen kuin negatiivisen entropian tapahtuessa.
Entropia on avainkäsite termodynamiikan toisessa laissa, jonka mukaan "entropian määrä universumi on taipumus lisääntyä sää”. Tai mikä on sama: riittävän pitkällä aikavälillä järjestelmät pyrkivät häiriintymään. Tämä häiriöpotentiaali on sitä suurempi mitä lähempänä tasapainoa järjestelmä on. Mitä korkeampi tasapaino, sitä suurempi entropia.
Voidaan myös sanoa, että entropia on järjestelmän sisäisen energian laskentaa, joka ei ole hyödyllinen työnteossa, mutta joka on olemassa ja kerääntyy tietyssä järjestelmässä. Tuo onEnergiaa ylijäämä, kertakäyttöinen.
Kun järjestelmä siirtyy alkutilasta toissijaiseen, isotermisessä prosessissa (saa lämpötila), entropian muutos (S2 - S1) on yhtä suuri kuin määrä lämpöä vaihtaa järjestelmän kanssaympäristöön , (Q1 → Q2), jaettuna sen lämpötilalla. Tämä ilmaistaan seuraavalla yhtälöllä:
S2 - S1 = (Q1 → Q2) / T
Tämä osoittaa, että entropiavaihtelut voidaan laskea vain a järjestelmä eikä absoluuttisia arvoja.Ainoa piste, jossa entropia on nolla, on absoluuttisessa nollassa (0 K tai -273,16 °C).
Negatiivinen entropia
Negatiivinen entropia, syntropia tai negentropia on entropia, jonka järjestelmä vie tai vapauttaa pitääkseen entropiatasonsa alhaisina.
Tämän konseptin kehitti fyysikko Erwin Schrödinger vuonna 1943, ja monet tutkijat ottivat sen myöhemmin käyttöön.
Esimerkkejä entropiasta
Joitakin jokapäiväisiä esimerkkejä entropiasta ovat:
- Lautasen rikkoutuminen. Jos ymmärrämme levyn järjestetyksi ja tasapainoiseksi järjestelmäksi, jolla on korkea entrooppinen potentiaali, huomaamme, että sen pirstoutuminen palasiksi on luonnollinen, tilapäinen tapahtuma, joka ei tapahdu spontaanisti vastakkaiseen suuntaan.
- Radioaktiivinen hajoaminen. Tämä prosessi, myös peruuttamaton, johtaaatomeja epävakaa ja korkea entrooppinen kuorma tullakseen vakaammaksi (muuttuva elementti). Tätä varten ne vapauttavat suuria määriä energiaa, jota kutsumme säteilyksi.
- Loppu universumi. Nykyaikainen fysiikka on varoittanut maailmankaikkeuden lopun teoriasta, jota kutsutaan "lämpökuolemaksi", jonka mukaan entropia universumissa saavuttaa jossain vaiheessa tasapainon, maksimientropian pisteen maailmankaikkeuden lopussa. liikettä ja lämmönsiirrot, joilla ei tapahdu minkäänlaista kehitystä tai muutosta.