Co je standardní entropie?
Standardní entropie je obecně míra množství tepelné energie v uzavřeném systému, který není k dispozici pro práci, a obvykle se považuje za množství poruchy, kterou systém obsahuje. Definice standardní entropie má poněkud odlišné významy v závislosti na oblasti vědy, na kterou se vztahuje. V chemii je standardní molární entropie definována jako entropie 1 molu nebo gramové molekuly hmoty při standardním atmosférickém tlaku 101,3 kPa) a dané teplotě.
Předpokládá se, že fyzikální systémy v přírodě procházejí standardní změnou entropie. To s rostoucím časem vede ke zvyšování úrovně standardní entropie s konečným výsledkem, že vesmír se jednoho dne setká s maximální entropií. Známá jako tepelná smrt, je to stav, ve kterém je veškerá energie rovnoměrně distribuována v celém prostoru a při stejné teplotě, takže již není schopna provádět žádnou práci.
Symbol používaný pro reprezentaci standardní entropie je S ° a je vyjádřen v jednotkách práce nebo energie známé jako jouly na mol teploty kelvin, takže vyjádření standardní molární entropie by bylo Sm ° / J mol -1 K -1 . Toto je rozděleno na jednotkové číslo ve standardní entropické tabulce. Nejodolnější látky mají nejnižší vnitřní entropii, kde diamant při standardní teplotě 77 ° Fahrenheita (25 ° C nebo 298 Kelvinů) má nejnižší známou entropii 2,377, kapalná voda 69,9 a helium 126.
Zákony termodynamiky říkají, že energie není vytvořena ani zničena. Výpočet standardní entropie je tedy způsob určování pohybu energie mezi hmotou a systémy, kde čistá energie celého vesmíru, považovaná za uzavřený systém, vždy zůstává konstantní. Statistická mechanika se často používá k výpočtu tohoto přenosu energie v chemii a fyzice, protože může modelovat pohyb molekul v různých energetických stavech.
Ačkoli se říká, že entropie celkově roste v celém vesmíru, iluze v lidské činnosti je, že se snižuje. Když je hmota zpracována na něco užitečného pro práci, sníží se standardní entropie nebo porucha chemického stavu použité suroviny. Při výrobě produktu se však používá mnohem více neobnovitelné energie, než se vyplatí.
Tato iluze, že se na Zemi snižuje standardní entropie, protože civilizace přináší pořádek chaosu, je potvrzena skutečností, že Země není uzavřeným systémem. Když se spalují vysoce strukturované chemikálie, jako jsou rafinovaná fosilní paliva, ztrácí se více čisté tepelné energie do vesmíru stejným způsobem, jakým slunce vyzařuje většinu své tepla do vesmíru. Toto teplo nelze nikdy obnovit.
To je důvod, proč materiály jako diamant mají nižší standardní entropický stav na 2,377 než grafit na 5,74, ačkoli oba jsou složeny ze stejného prvku, uhlíku. Na výrobu diamantu přišlo mnohem více přirozené energie a tlaku než grafit, což mu poskytlo vyšší úroveň vnitřního řádu. Proto, čím vyšší je řád systému nebo materiálu, tím více standardní entropie to přispělo k vesmíru při jeho výrobě.