Τι είναι η τυπική εντροπία;
Η τυπική εντροπία, γενικά, είναι ένα μέτρο της ποσότητας θερμικής ενέργειας σε ένα κλειστό σύστημα που δεν είναι διαθέσιμο για εργασία και συνήθως θεωρείται ότι είναι η ποσότητα διαταραχής που περιέχει ένα σύστημα.Ο ορισμός της τυπικής εντροπίας έχει ελαφρώς διαφορετικές έννοιες ανάλογα με το πεδίο της επιστήμης στον οποίο εφαρμόζεται.Στη χημεία, η πρότυπη μοριακή εντροπία ορίζεται ως η εντροπία 1 mole, ή γραμμομοριακό μόριο, της ύλης σε τυπική ατμοσφαιρική πίεση 14,7 lbs/ίντσα 2 (101,3 kPa) και μια δεδομένη θερμοκρασία.
Τα φυσικά συστήματα στη φύση θεωρούνται ότι υποβάλλονται σε κανονική αλλαγή εντροπίας.Αυτό συνεπάγεται αυξανόμενα επίπεδα τυπικής εντροπίας καθώς περνάει ο χρόνος, με το τελικό αποτέλεσμα ότι το σύμπαν θα συναντήσει μια μέγιστη εντροπία.Γνωστή ως θάνατος θερμότητας, είναι μια κατάσταση όπου όλη η ενέργεια είναι εξίσου κατανεμημένη σε όλο το διάστημα και στην ίδια θερμοκρασία, καθιστώντας ότι δεν είναι πλέον ικανή να εκτελεί οποιαδήποτε εργασία.
Το σύμβολο που χρησιμοποιείται για να αντιπροσωπεύει την τυπική εντροπία είναι S DEG.και εκφράζεται σε μονάδες εργασίας ή ενέργειας γνωστές ως joules, ανά γραμμομόριο θερμοκρασίας Kelvin, έτσι ώστε η έκφραση της τυπικής γραμμομοριακής εντροπίας να είναι SM deg,/j mole -1 k -1 .Αυτό καταρρέει σε έναν αριθμό χωρίς μονάδα σε έναν τυπικό πίνακα εντροπίας.Οι πιο ανθεκτικές ουσίες έχουν τη χαμηλότερη εγγενή εντροπία, όπου διαμάντι σε τυπική θερμοκρασία 77 deg.Το Fahrenheit (25 deg, Κελσίου ή 298 Kelvin) έχει τη χαμηλότερη γνωστή εντροπία 2,377, με υγρό νερό ένα από τα 69,9 και ένα ήλιο ένα από τα 126.
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής δηλώνουν ότι η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται.Επομένως, ο υπολογισμός της τυπικής εντροπίας είναι μια μέθοδος προσδιορισμού της κίνησης της ενέργειας μεταξύ ύλης και συστημάτων, όπου η καθαρή ενέργεια ολόκληρου του σύμπαντος, που θεωρείται κλειστό σύστημα, παραμένει πάντα σταθερή.Συχνά η στατιστική μηχανική χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό αυτής της μεταφοράς ενέργειας στη χημεία και τη φυσική, καθώς μπορεί να μοντελοποιήσει την κίνηση των μορίων σε διάφορες ενεργειακές καταστάσεις.
Αν και η εντροπία λέγεται ότι αυξάνεται συνολικά σε όλο το διάστημα, η ψευδαίσθηση στην ανθρώπινη δραστηριότητα είναι ότι μειώνεται.Όταν η ύλη κατασκευάζεται σε κάτι χρήσιμο για εργασία, μειώνεται η τυπική εντροπία ή διαταραχή της χημικής κατάστασης της ακατέργαστης ύλης.Πολύ πιο ανεπανόρθωτη ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή του προϊόντος, ωστόσο, από ό, τι αξίζει.
Αυτή η ψευδαίσθηση ότι η τυπική εντροπία μειώνεται στη γη καθώς ο πολιτισμός φέρνει τάξη στο χάος διαιωνίζεται από το γεγονός ότι η γη δεν είναι κλειστό σύστημα.Καθώς καίγονται εξαιρετικά δομημένες χημικές ουσίες, όπως εκλεπτυσμένα ορυκτά καύσιμα, η πιο καθαρή θερμική ενέργεια χάνεται στο διάστημα με τον ίδιο τρόπο που ο ήλιος ακτινοβολεί το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας του στο διάστημα.Αυτή η θερμότητα δεν μπορεί ποτέ να ανακτηθεί.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα υλικά όπως το Diamond έχουν χαμηλότερη πρότυπη κατάσταση εντροπίας σε 2,377 από τον γραφίτη στα 5,74, αν και τα δύο αποτελούνται από το ίδιο στοιχείο, άνθρακα.Πολύ πιο φυσική ενέργεια και πίεση πήγε στην παραγωγή του διαμαντιού από τον γραφίτη, δίνοντάς του ένα υψηλότερο επίπεδο εγγενούς τάξης.Επομένως, όσο υψηλότερη είναι η σειρά ενός συστήματος ή υλικού, τόσο πιο τυπική εντροπία συνέβαλε στο σύμπαν στην παραγωγή του.