Ентропия
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Тази статия се нуждае от подобрение.
От една страна ентропията е целево дефинирана величина, с която може да се определи посоката на протичане на термодинамични процеси. С нейна помощ може да се даде математическа формулировка на втората теорема на термодинамиката.
От друга страна ентропията е величина за "използваемата стойност" на енергията, съдържаща се в дадена система или енергиен поток. Един енергиен поток е толкова по-полезен (т.е. толкова по-"използваем"), колкото по-малък е ентропийният поток. Колкото по-висока е температурата на един топлинен поток, толкова по-малка е свързаната с него ентропия, заради dS=dQ/T. Следователно един топлинен поток е толкова по-ценен, колкото по висока е неговата температура.
[S]=1J/K - ентропия [Q]=1J - количество топлина [T]=1K - температура
[редактиране] Термодинамична ентропия
Термодинамичната ентропия S, често наричана просто ентропия, в химията и термодинамиката е величина за количеството енергия във физическата система, която не може да бъде използвана за извършването на работа. Също така ентропията е мярка за безпорядъка в системата.
Понятието "ентропия" е въведено за първи път през 1865 г. от Рудолф Клаузиус. Той определил изменението на ентропията на термодинамична система при обратими процеси като отношение на изменението на общото количество топлина ΔQ към абсолютната температура Т.
Клаузиус дал на величината S името ентропия, произхождащо от гръцката дума τρoπή,/изменение, превръщане/. Обърнете внимание, че равенството се отнася за изменението на ентропията.
Тази формула е приложима само за изотермичен /протичащ при постоянна температура/ процес. Обобщениетой за произволен квазистатичен процес изглежда така:
,
където dS - диференциал на ентропията, а δQ - безкрайно малкото нарастване на количеството топлина.
Трябва да се обърне внимание на това, че разглежданото термодинамично определение е приложимо само към квазистатични процеси /състоящи се от непрекъснато следващи едно след друго състояния на равновесие/.
Ентропията се явява функция на състоянието, затова в лявата част на равенството стои нейния пълен диференциал. Обратното, количеството топлина се явява функция на процеса, в който топлината е била предадена, затова δQ в никой случай не трябва да се приема за пълен диференциал.
Третия принцип на термодинамиката позволява ентропията да бъде определена точно: ентропията на равновесна система при температура равна на абсолютната нула е равна на нула.
[редактиране] Статистическо определение на ентропията. Принцип на Болцман
През 1877 г. Лудвиг Болцман разбрал, че ентропията на една система може да се отнася към количеството възможни "микросъстояния", сгласувайки се с техните термодинамични свойства. Да разгледаме състоянието на идеален газ в съд. Микросъстоянието е определено като позиция и импулс /момент на движение/ на всеки от съставящите системата атоми. Свързаността предявява към това изискване разглеждането само на тези микросъстояния, за които: І. местоположението на всички частици е разположено в рамките на съда; ІІ. за получаването на общата енергия на газа кинетичните енергии на атомите се сумират. Болцман постулирал че
където константата к=1,38.10-23 J/К сега се нарича константа на Болцман, а Ω е броят на микросъстоянията, които са възможни в имеющемся макроскопично състояние. Този постулат, известен като принцип на Болцман, може да бъде оценен като начало на статистическата механика, която описва термодинамичните системи, използвайки статистическото поведение на съставящите ги компоненти. Принципът на Болцман свързва микроскопичните свойства на системата (Ω) с едно от нейните термодинамични свойства (S).
