Термодинамична ентропия

Термодинамичната ентропия е мярка за това колко организирана или неорганизирана е енергията в една система от атоми или молекули. Тя се измерва в джаули енергия за единица келвин. Ентропията е важна част от третия закон на термодинамиката.

Представете си, че една група молекули има десет единици енергия. Ако енергията в тези молекули е перфектно организирана, тогава молекулите могат да извършат десет единици работа. Ако обаче енергията стане по-слабо организирана (т.е. ентропията се увеличи), молекулите могат да извършат само шест единици работа, въпреки че в тях все още има десет единици енергия.

Когато се достигне пълната ентропия, няма повече енергия, която да се изразходва. Добър пример за това е чаша горещ чай. Чаят има много енергия в сравнение със стаята, в която се намира. С течение на времето топлината в чая ще се разпространи в стаята. Чаят ще стане по-студен. Това е така, защото енергията (топлината) в чая се премества в околното пространство. След като чаят изстине, няма повече топлина, която да се разпространява. Чаят е достигнал пълна ентропия.

Има два вида такива "стаи": Отворена система и затворена система. Отворената система означава, че енергията (например топлината) може свободно да влиза и излиза от помещението. Затворената система означава, че помещението е затворено отвън; никаква енергия не може да влиза или излиза.

В случая с чая стаята е затворена система, в която не може да влезе никаква енергия. Но можем да я превърнем и в отворена система, като поставим нагревател в стаята. Ако включим нагревателя, можем да използваме топлината от него, за да затоплим чашата с чай. В стаята е влязла нова енергия. По този начин ентропията е намаляла. Топлината, която е преминала от нагревателя в чая, може да се премести отново в стаята, докато се достигне пълната ентропия. Това е смисълът на втория закон на термодинамиката.

Пример за отворена система в реалния живот е Земята. Тя получава много енергия от Слънцето всеки ден. Това позволява на растенията да растат, а водата да остава течна. Ако отнемем Слънцето, растенията ще умрат, а водата ще замръзне, защото повърхността на планетата ни ще бъде твърде студена.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява термодинамичната ентропия?

В: Какво гласи третият закон на термодинамиката?

В: Какви са двата вида "стаи", споменати в текста?

Въпрос: Как новата енергия влияе на общата ентропия?

Въпрос: Можете ли да дадете пример за отворена система?

В: Как се отразява достигането на пълната ентропия върху чаша горещ чай?

Търсене по буква