Entropie

In eenvoudige terme meet entropie die hoeveelheid wanorde in 'n sisteem.

Entropie neig altyd om toe te neem:

• 'n Huis neig om te verval en moet in stand gehou word.
• Dinge by 'n hoë energietoestand neig om na 'n laer energietoestand te beweeg:
  • Die son brand uit
  • Erosie maak berge platter (verlies van potensiële energie)
  • Gepompte bande neig om af te blaas
  • Kookwater koel af
  • Ys smelt

Clausius

Die konsep het sy oorsprong in teorie van die termodinamika. Die eerste wet van die termodinamika sê dat wanneer 'n sisteem warmte (q) en arbeid (w) uitwissel met sy omgewing (die res van die heelal) dat die som van warmte en arbeid, die interne energie U van die heelal nie verander nie.

$q+w=U$

$\mathrm{\Delta }{U}_{heelal}=0$ (Eerste hoofwet)

Maar daar is 'n balangrike verskil tussen w en q aan die een kant en U aan die ander kant. U is 'n toestandsfunksie wat nie van die pad van die proses afhang, maar net van die begin- en eindpunt. Dit is nie waar vir q en w nie. Warmte en arbeid is padafhanklik.

Wanneer mens egter 'n pad definieer wat omkeerbaar ("reversible") is, kan 'n nuwe funksie gedefinieer word wat die entropie S genoem word en wat weer 'n toestandsfunksie is:

Vir 'n infinitesimale verandering:

$dS=\frac{\delta q_{omkeerbaar}}{T}$

Vir 'n eindige verandering kan ons $\mathrm{\Delta }S$ bepaal deur integrasie, byvoorbeeld vir 'n temperatuurverandering:

$\mathrm{\Delta }S=\underset{T_1}{\overset{T_2}{\int }}\frac{\delta q_{omkeerbaar}}{T}dT$

Bemerk gerus dat vir veranderings van toestandsfunksies soos U, S en T gewoonlik $\mathrm{\Delta }$ en $d$ gebruik word, maar vir pasfunksies gewoonlik $\delta$

Omkeerbaarheid

'n Omkeerbare pad is 'n pad wat deur 'n reeks van toestande van rus gevoer word. Wat dit in praktyk eintlik beteken is dat die veranderings stadig genoeg deurgevoer word dat die sisteem in staat is hom vlekkeloos daarby aan te pas. Die reaksie van die sisteem is dus vinniger as die tydskaal van die aksie.

Dit moet benadruk word dat dit die tydskaal van die sisteem is wat dit bepaal en nie die menslike ervaring van 'vinnigheid' nie. As mens met die hand 'n silinder met gas indruk, kan dit vir die mens vinnig lyk, maar die gasmolekule beweeg baie vinniger as die mens se hand en die verandering is tog omkeerbaar.

Kyk ook

• Tweede wet van termodinamika