Hvad er standard entropi?
Standard entropi er generelt et mål for mængden af varmeenergi i et lukket system, der ikke er tilgængeligt til arbejde, og betragtes normalt som den mængde forstyrrelse, et system indeholder. Definitionen af standard entropi har lidt forskellige betydninger afhængigt af det videnskabelige felt, som den anvendes til. I kemi defineres standard molær entropi som entropien af 1 mol, eller gram molekyle, af stof ved et standard atmosfærisk tryk på 14,7 lbs / inch 2 (101,3 kPa) og en given temperatur.
Fysiske systemer i naturen antages at gennemgå standard entropiændring. Dette medfører stigende niveauer af standard entropi, når tiden går, med det ultimative resultat, at universet en dag vil støde på maksimal entropi. Kendt som varmedød er det en tilstand, hvor al energi er lige fordelt over rummet og ved den samme temperatur, hvilket gør den ikke længere i stand til at udføre noget arbejde.
Det anvendte symbol til at repræsentere standard entropi er S ° og udtrykkes i enheder af arbejde eller energi kendt som joules pr. Mol temperatur kelvin, således at udtrykkelse af standard molær entropi ville være Sm ° / J mol -1 K -1 . Dette er opdelt til et enhedsfrit tal i en standard entropitabel. De mest holdbare stoffer har den laveste iboende entropi, hvor diamant ved en standardtemperatur på 77 ° Fahrenheit (25 ° Celsius eller 298 Kelvin) har den lavest kendte entropi på 2,377, med flydende vand en på 69,9 og helium en af 126.
I lovene i termodynamik hedder det, at energi hverken oprettes eller ødelægges. Beregning af standard entropi er derfor en metode til at bestemme bevægelsen af energi mellem stof og systemer, hvor nettoenergien i hele universet, betragtet som et lukket system, altid forbliver konstant. Ofte bruges statistisk mekanik til at beregne denne energioverførsel i kemi og fysik, da den kan modellere bevægelsen af molekyler i forskellige energitilstande.
Selvom det antages, at entropi stiger overalt i rummet, er illusionen i menneskelig aktivitet, at den reduceres. Når stof fremstilles til noget nyttigt til arbejde, reduceres standardantropien eller forstyrrelsen i den kemiske tilstand af det anvendte råstof. Imidlertid bruges langt mere uindvindelig energi til produktion af produktet, end det er værd.
Denne illusion om, at standardantropi reduceres på Jorden, når civilisationen bringer orden til kaos, foreviges af det faktum, at Jorden ikke er et lukket system. Når meget strukturerede kemikalier som raffinerede fossile brændstoffer brændes, tabes mere netto varmeenergi til rummet på samme måde som solen udstråler det meste af sin varme ud i rummet. Denne varme kan aldrig genvindes.
Dette er grunden til, at materialer som diamant har en lavere standard entropistilstand på 2.377 end grafit ved 5.74, selvom begge er sammensat af det samme element, kulstof. Meget mere naturlig energi og tryk gik i at fremstille diamanten end grafitten, hvilket gav den et højere niveau af indre orden. Derfor, jo højere ordenen på et system eller materiale er, jo mere standard entropi har det bidraget til universet i dets produktion.