Μπορεί η Εντροπία να είναι Άπειρη;

Η εντροπία είναι μία από τις συναρτήσεις κατάστασης που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τυχαιότητας του θερμοδυναμικού συστήματος. Η εντροπία συνήθως μετριέται για ένα σύστημα και το περιβάλλον μαζί για τον υπολογισμό της συνολικής μεταβολής στην Εντροπία.

∆S =Σύστημα  – S περιβάλλοντα χώρο

Ή

∆S =Sfinal – S αρχικό

Ή

∆S =S2-S1

Μόνο η διαφορά μεταξύ των τιμών εντροπίας αρχικής και τελικής κατάστασης μπορεί να υπολογιστεί για τη μέτρηση της συνολικής Εντροπίας. Ενέργεια και Εντροπία σχετίζονται αλλά είναι διαφορετικοί όροι. Η ενέργεια διατηρείται συνήθως σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας. Η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί και να καταστραφεί αλλά μπορεί να μετατραπεί από τη μια μορφή στην άλλη. Σε αντίθεση με την ενέργεια, η Εντροπία δεν διατηρείται και δεν υπάρχει αρχή για τη διατήρηση της Εντροπίας.

Η εντροπία είναι μια φυσική ιδιότητα και η τιμή της μπορεί να αλλάξει μόνο εάν αλλάξει η κατάσταση του συστήματος. Επομένως, η μεταβολή της Εντροπίας είναι μηδέν (∆S =0) εάν δεν υπάρχει αλλαγή στην κατάσταση του συστήματος.

Ενημέρωση περιεχομένου

Η εντροπία του συστήματος είναι ένα μέτρο της διαταραγμένης κατάστασης. Η Εντροπία του συστήματος αυξάνεται με την αύξηση της τυχαιότητας του συστήματος. Η εντροπία μπορεί να είναι η ελάχιστη τιμή για τα στερεά και η μέγιστη τιμή για τα αέρια σωματίδια.

Συνθήκη μηδενικής εντροπίας

Η συνθήκη μηδενικής εντροπίας ονομάζεται επίσης συνθήκη απόλυτου μηδενός. Αυτή η συνθήκη παρατηρείται σε καθαρά και απόλυτα κρυσταλλικά στερεά σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Αυτή η δήλωση προέρχεται από τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής. Η θερμοκρασία απόλυτου μηδέν είναι η θερμοκρασία των -273 βαθμών Κελσίου ή 0 Kelvin όπου τα σωματίδια παύουν να κινούνται ή παγώνουν με την ελάχιστη κίνηση, τότε το σύστημα λέγεται ότι είναι πολύ διατεταγμένο και η εντροπία θεωρείται μηδέν όπου η κατάσταση κάθε σωματίδιο μπορεί να είναι γνωστό. Αλλά η συνθήκη μηδενικής εντροπίας δεν είναι δυνατή επειδή όλες οι φυσικές διεργασίες είναι αυθόρμητες και κινούνται προς την αύξηση της κατεύθυνσης της εντροπίας. Η συνθήκη ελάχιστης εντροπίας μπορεί να επιτευχθεί σε πολλά στερεά όπου τα σωματίδια απλώς δονούνται στις μέσες θέσεις τους χωρίς να δείχνουν κίνηση.

Παράδειγμα:Τέλεια κρυσταλλικό στερεό σε μηδέν Kelvin

Συνθήκη ελάχιστης εντροπίας:Η εντροπία μπορεί να λάβει μια ελάχιστη τιμή για ένα σύστημα εάν το σύστημα είναι πιο διατεταγμένο και διαθέτει λιγότερη ενέργεια. Οι διαδικασίες κατά τις οποίες παρατηρείται η μείωση της Εντροπίας είναι η κατάψυξη, η συμπύκνωση και η στερεοποίηση. Όλες αυτές οι διαδικασίες είναι μη αυθόρμητες.

•  Πάγωμα:  Όταν ένα υγρό παγώνει σε στερεό πάγο σε ένα ψυγείο, τα σωματίδια πλησιάζουν το ένα στο άλλο και γίνονται πιο τακτοποιημένα, μειώνοντας την Εντροπία στην τελική κατάσταση σε σύγκριση με την αρχική κατάσταση. Αυτή είναι μια μη αυθόρμητη διαδικασία που πραγματοποιείται με την παροχή ενέργειας και δεν πραγματοποιείται από μόνη της.
• Συμπύκνωση:  Όταν το υγρό θερμαίνεται μετατρέπεται σε ατμό και όταν δεν τροφοδοτείται πλέον με ενέργεια, ο ατμός αρχίζει να ψύχεται και μετατρέπεται σε σταγονίδια υγρού όπου το σύστημα αλλάζει την κατάστασή του από λιγότερο διατεταγμένη σε πιο διατεταγμένη μορφή. Έτσι, η εντροπία μειώνεται.
• Στερεοποίηση:Όταν ψύχονται σωματίδια ατμού στερεού, τα οποία σχηματίζονται από τη θέρμανση του στερεού, τότε η Εντροπία του συστήματος μειώνεται. Σε σύγκριση με τη μορφή ατμού, τα σωματίδια σε στερεή μορφή είναι πιο ταξινομημένα και λιγότερο τυχαία, και έτσι η Εντροπία είναι μικρότερη τιμή.

Συνθήκη μέγιστης εντροπίας:Η εντροπία μπορεί να φτάσει σε μια μέγιστη τιμή στις διαδικασίες που είναι αυθόρμητες και φυσικά συμβαίνουν μόνες τους χωρίς καμία εξωτερική βοήθεια. Οι διαδικασίες περιλαμβάνουν τήξη, εξάτμιση ή εξάτμιση, εξάχνωση.

• Τήξη:Η τήξη είναι η διαδικασία μετατροπής ενός στερεού σε υγρή μορφή. Παράδειγμα- Όταν ένα παγάκι που τοποθετείται έξω από το ψυγείο αρχίζει να λιώνει και σε ελάχιστο χρόνο, σχηματίζεται το υγρό. Ο πάγος έχει σωματίδια ή μόρια με διατεταγμένο τρόπο που παίρνει το σταθερό σχήμα και κρυσταλλικό, αλλά τα υγρά σωματίδια είναι ελεύθερα να κινούνται και είναι πιο τυχαία. Αυτή η διαδικασία αυξάνει την Εντροπία του συστήματος και ως εκ τούτου την αυθόρμητη διαδικασία.
• Εξάτμιση:Η εξάτμιση είναι η διαδικασία μετατροπής ενός υγρού σε μορφή ατμού. Παράδειγμα- Όταν το νερό βράζει χρησιμοποιώντας θερμική ενέργεια, τα σωματίδια αποκτούν ενέργεια, απομακρύνονται πολύ το ένα από το άλλο και υπάρχουν σε συνεχή τυχαία κίνηση. Αυξάνει την Εντροπία του συστήματος.
• Εξάχνωση:Η εξάχνωση είναι η διαδικασία θέρμανσης ενός στερεού και μετατρέπεται σε μορφή ατμού απευθείας χωρίς να σχηματιστεί υγρό. Σε αυτή τη διαδικασία, το σύστημα αλλάζει από στερεή μορφή σε μορφή ατμού, όπου παρατηρούμε ότι η τυχαιότητα αυξάνεται και ως εκ τούτου η εντροπία αυξάνεται.

Άπειρη εντροπία

Η Μέγιστη Εντροπία του Σύμπαντος μπορεί να φτάσει S=10123 kB ή μπορεί να φτάσει σε έναν παράγοντα εκατό πεντοσεκατομμύρια μεγαλύτερο από τη σημερινή Εντροπία. Δεν υπάρχει τέτοιο μέγιστο όριο για την Εντροπία, καθώς η πιο αχρησιμοποίητη ενέργεια και η ποιότητα της ενέργειας.

Συμπέρασμα

Η εντροπία ενός συστήματος είναι μια σχετική τιμή που εξαρτάται από διάφορους παράγοντες ύλης στο σύστημα και στο περιβάλλον. Δεν μπορούμε να πούμε ότι η εντροπία έχει όριο. Έτσι, η εντροπία μπορεί να έχει οποιαδήποτε τιμή σύμφωνα με τις συνθήκες.