Entropija

Termodinamika
Klasična Karnotova toplotna mašina
Grane Klasična • Statistička • Hemijska • Ravnoteža / Neravnoteža
Zakoni Nulti • Prvi • Drugi • Treći
Sistemi Stanje Jednačina stanja • Idealni gas • Realni gas • Agregatna stanja • Ravnoteža • Kontrolisana zapremina • Instrumenti Procesi Izobarni • Izohorski • Izotermski • Adijabatski • Izentropski • Izentalpijski • Kvazistatički • Politropski • Slobodna ekspanzija • Reverzibilnost • Ireverzibilnost • Endoreverzibilnost Ciklusi Toplotni matori • Toplotne pumpe • Termalna efikasnost
Osobine sistema Termodinamički dijagrami • Intenzivne i ekstenzivne veličine Funkcije stanja Temperatura / Entropija • Uvod u entropiju • Pritisak / Zapremina • Hemijski potencijal / Broj čestica • Kvalitet pare • Redukovane osobine Procesne funkcije Rad • Toplota
Osobine materijala Specifični toplotni kapacitet  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Kompresibilnost  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Termalna ekspanzija  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$ Baza podataka osobina
Jednačine Karnotova teorema • Klauzijusova teorema • Fundamentalna relacija • Jednačina stanja idealnog gasa • Maksvelove relacije • Onsagerove recipročne relacije • Bridgmanove termodinamičke jednačine • Tabela termodinamičkih jednačina
Potencijali Slobodna energija • Slobodna entropija Unutrašnja energija ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpija ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholcova slobodna energija ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibsova slobodna energija ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$

Entropija (grč. έντροπή, "obrt ka unutra"), u fizici, je mjera neuređenosti s kojom je energija uskladištena u nekome sustavu.^[1]

Iz drugog zakona termodinamike proizlazi da se neki makroskopski procesi odvijaju samo u smjeru porasta entropije, i da im se nered i besciljnost povećavaju (disipativni sustavi). Budući da ne pokazuju smanjenje entropije, u makroskopskim procesima nije moguć obrat vremena, zbog čega je Arthur Eddington uveo pojam strijele vremena.^[1] Ludwig Boltzmann formulirao je vezu između entropije (S) i vjerojatnosti (P) kao relaciju S = k · log P, gdje je k Boltzmannova konstanta.^[1]

Entropija ima veliku ulogu u raznim oblastima. U informatici, entropija je mjera neodređenosti informacija; postupci obradbe informacija u kojima se gubi dio informacija analogni su termodinamičkim postupcima u kojima se entropija povećava.^[1] Ekonomista Nikolas Georgesku-Regen pokazao je the značaj zakona o entropiji u polju ekonomije u svom radu Zakon entropije i procesi u ekonomiji.^[2]

Entropija svemira se stalno povećava, što vodi toplotnoj smrti svemira.^[3]

Istorija

Francuski matematičar Lazar Karno predložio je u svojoj publikaciji Osnovni principi ravnoteže i kretanja iz 1803. da u svakoj mašini ubrzanja i sudari pokretnih delova predstavljaju gubitke mementa aktivnosti. Drugim rečima, u svakom prirodnom procesu postoji nasledna tendencija ka disipaciji korisne energije. Nadograđujući se na ovaj rad, godine 1824. Lazarov sin Sadi Karno objavio je rad pod naslovom Razmišljanja o pokretačkoj snazi vatre u kome je postulirao da u svim toplotnim mašinama, kad god „kalorik” (što je sad poznato kao toplota) pada kroz temperaturnu razliku, rad ili sila kretanja mogu biti proizvedeni iz i delovanja njenog pada iz toplog do hladnog tela. On je napravio analogiju sa onim kako voda pada na vodeno kolo. To je bio jedan od ranih uvida u drugi princip termodinamike.^[4] Karno je bazirao svoje gledište o toploti delom na „Njutnovskoj hipotezi” da su toplota i svetlo dva tipa neuništivih formi materije, koji se međusobno privlače i odbijaju, i delom na bazi gledišta Konta Ramforda koji je pokazao (1789) da se toplota može kreirati frikcijom kao pri izradi topova.^[5] Karnot je zaključio da ako se telo radne supstance, kao što je telo pare, vrati u prvobitno stanje na kraju kompletnog ciklusa motora, da „do premene neće doći u stanju radnog tela”.

Prvi princip termodinamike, koji je Džejms Džul izveo iz eksperimenata sa toplotom i frikcijom 1843. godine, izražava koncept energije, i njene konzervacije u svim procesima. Prvi zakon, međutim, ne može da kvantifikuje efekte trenja i disipacije.

Tokom 1850-ih i 1860-ih, nemački fizičar Rudolf Klauzijus se suprotstavio pretpostavci da se ne dešava nikakva promena u radnom telu, i dao je toj „promeni” matematičku interpretaciju preispitujući prirodu inherentnog gubitka korisne toplote kada se vrši rad, tj. toplote proizvedene trenjem.^[6] Klauzijus je opisao entropiju kao transformacioni kontekst, i.e. disipativna upotreba energije, termodinamičkog sistema ili radnog tela hemijske vrste tokom promene stanja.^[6] Ovo je bilo u kontrastu sa ranijim gledištima, baziranim na teorijama Isaka Njutna, da je toplota bila neuništiva čestica koja je imala masu.

Izvori

Vidi još

• Drugi zakon termodinamike
• Treći zakon termodinamike
• Magnetno hlađenje