Šta je to entropija?

Povratni (reverzibilni) adijabatski proces: od termodinamičkog stanja (temperatura, tlak i obujam) plina s lijeve strane može se postići termodinamičko stanje plina s desne strane, i obratno, bez izmjene toplinske energije s okolinom.

Carnotov ciklus kao toplinski stroj, prikazano na dijagramu temperatura – entropija. Ciklus se odvija između ogrjevnog spremnika temperature TH i rashladnog spremnika temperature TC. Na apcisi je entropija, a na ordinati temperatura.

Nepovratni adijabatski proces: od termodinamičkog stanja (temperatura, tlak i obujam) plina s lijeve gornje strane može se postići termodinamičko stanje plina s desne strane, ali obratno, zbog izmjene toplinske energije s okolinom, postiže se novo stanje s povećanom entropijom (s gubitcima energije).

Entropija (oznaka S) je pojam koji je uveo 1865. Rudolf Clausius, a prestavlja termodinamičku funkciju stanja sustava kojoj beskonačno mala (infinitezimalna) promjena dS između dva beskonačno bliska ravnotežna stanja termodinamičkog sustava iznosi:

{\displaystyle dS={\frac {dQ}{T}},}

gdje je: {\displaystyle dQ} – toplina razmijenjena u povratnom (reverzibilnom) procesu kojim sustav prelazi iz jednog stanja u drugo, a {\displaystyle T} – apsolutna temperatura.

Termodinamička veličina koja opisuje stupanj nereda zove se entropija i označava se slovom S. Entropija je, kao i entalpija, funkcija stanja, što znači da ovisi samo o konačnom i početnom stanju sustava, a može imati pozitivnu i negativnu vrijednost. Dio kemije koji se bavi proučavanjem toplinskih promjena u kemijskim reakcijama zove se kemijska termodinamika. Pored raznih značenja, entropija ima veliku ulogu u teoriji informacija (obavijesnoj teoriji). Entropijom i drugim zakonom termodinamike bavili su se i hrvatski znanstvenici: Josip Lončar, Fran Bošnjaković, Vladimir Matković koji je istraživao entropiju hrvatskoga jezika, i drugo.

Objašnjenje

Na zatvorenom povratnom (reverzibilnom) putu (Carnotov kružni proces), kada se konačno i početno stanje poklope, promjena entropije iščezava, ΔS = 0. Prema drugom zakonu termodinamike, entropija sustava toplinski (termički) izoliranih od okoline veća je ili jednaka nuli: ΔS ≥ 0, pri čemu se znak jednakosti veže za povratne (reverzibilne) procese, a znak nejednakosti za nepovratne (ireverzibilne) procese u sustavu. Entropija zatvorenih sustava povećava se, jer takvi sustavi teže stanju najveće vjerojatnosti, odnosno stanju s najvećom entropijom. Temeljnu vezu između entropije S i vjerojatnosti P, Ludwig Boltzmann formulirao je kao relaciju:

{\displaystyle S=k\cdot \log P}

gdje je: k – Boltzmannova konstanta. Termodinamička vjerojatnost na visokim je temperaturama znatno veća od jedinice, pa je bitno različita od matematičke vjerojatnosti s područjem vrijednosti [0,1]. Iz drugog zakona termodinamike proizlazi da se neki makroskopski procesi odvijaju samo u smjeru porasta entropije, da imaju strijelu vremena i da im se nered i besciljnost povećavaju (disipativni sustavi). Budući da u stvarnosti ne pokazuju smanjenje entropije, u makroskopskim procesima nije moguć obrat vremena. Zbog toga je, kao filozofsku implikaciju entropije, Arthur Stanley Eddington uveo pojam strijele vremena, koji ima veliku ulogu u modernoj kozmologiji, fizici elementarnih čestica i biologiji.

Stvarni procesi u prirodi su uvijek nepovratni (ireverzibilni), to jest kod njih entropija uvijek raste. Entropija je specifična u odnosu na ostale fizikalne veličine po tome što možemo reći da entropija određuje smjer (ili strijelu) vremena u makroskopskom svijetu. Stvarni smjer vremena (uobičajeni smjer, vrijeme ide prema “naprijed”) je onaj u kojem se entropija makroskopskih sistema povećava ili ostaje ista. Osobita je važnost pojma entropije u formulaciji i razumijevanju drugog zakona termodinamike.

Entropija nekih kemijskih tvari

Tvar m/J mol-1 K-1
CaCO3(S) 92,9
CaO(S) 39,8
CO2(g) 213,6
N2(g) 191,6
H2(g) 130,7
NH3(g) 192,5

Izvori

  1. entropija,  “Hrvatska enciklopedija”, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.

2 thoughts on “Šta je to entropija?

  1. I do not know if it’s just me orr if everyone else encoujtering issues with your
    site. It appears like some of the text in your content aree running
    off the screen. Can someone elsze please comment and let me
    know if this is happening to them too? This may be a issue with my internet browser because I’ve had this
    happen previously. Kudos
    https://gumroad.com/mbaessaywritingservi/p/5-simple-steps-for-getting-a-analysis-paper-on-line
    paper writing help
    E (Wyatt) https://gumroad.com/mbaessaywritingservi/p/5-simple-steps-for-getting-a-analysis-paper-on-line

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *