Was ist Standardentropie?
Die Standardentropie ist im Allgemeinen ein Maß für die Menge an Wärmeenergie in einem geschlossenen System, die für die Arbeit nicht verfügbar ist, und wird normalerweise als die Menge an Unordnung angesehen, die ein System enthält. Die Definition der Standardentropie hat je nach Wissenschaftsbereich, auf den sie angewendet wird, leicht unterschiedliche Bedeutungen. In der Chemie ist die molare Standardentropie als die Entropie von 1 Mol oder Gramm Molekül Materie bei einem atmosphärischen Standarddruck von 14,7 lbs / Zoll 2 (101,3 kPa) und einer gegebenen Temperatur definiert.
Es wird angenommen, dass physikalische Systeme in der Natur einem Standard-Entropiewechsel unterliegen. Dies bedeutet, dass die Standardentropie mit der Zeit immer weiter zunimmt, was letztendlich dazu führt, dass das Universum eines Tages auf maximale Entropie stößt. Bekannt als Hitzetod, ist dies ein Zustand, in dem die gesamte Energie gleichmäßig im Raum und bei derselben Temperatur verteilt ist, sodass sie keine Arbeit mehr ausführen kann.
Das zur Darstellung der Standardentropie verwendete Symbol ist S ° und wird in Einheiten von Arbeit oder Energie ausgedrückt, die als Joule pro Mol Temperatur-Kelvin bekannt sind, so dass das Ausdrücken der Standard-Molentropie Sm ° / J Mol -1 K -1 wäre . Dies wird in einer Standard-Entropietabelle auf eine Zahl ohne Einheit heruntergebrochen. Die haltbarsten Substanzen weisen die niedrigste intrinsische Entropie auf, wobei Diamant bei einer Standardtemperatur von 25 ° Celsius (77 ° Fahrenheit) oder 298 Kelvin die niedrigste bekannte Entropie von 2,377 aufweist, wobei flüssiges Wasser eine von 69,9 und Helium eine von 126 aufweist.
Die Gesetze der Thermodynamik besagen, dass Energie weder erzeugt noch zerstört wird. Die Berechnung der Standardentropie ist daher eine Methode zur Bestimmung der Bewegung von Energie zwischen Materie und Systemen, bei der die Nettoenergie des gesamten Universums als geschlossenes System immer konstant bleibt. Oft wird statistische Mechanik verwendet, um diesen Energietransfer in Chemie und Physik zu berechnen, da sie die Bewegung von Molekülen in verschiedenen Energiezuständen modellieren kann.
Obwohl gesagt wird, dass die Entropie im gesamten Raum zunimmt, ist die Illusion in der menschlichen Aktivität, dass sie verringert wird. Wenn Materie zu etwas für die Arbeit Nützlichem verarbeitet wird, verringert sich die Standardentropie oder -störung des chemischen Zustands der verwendeten Rohsubstanz. Bei der Herstellung des Produkts wird jedoch weitaus mehr nicht rückgewinnbare Energie verbraucht, als es wert ist.
Diese Illusion, dass die Standardentropie auf der Erde reduziert wird, während die Zivilisation Ordnung ins Chaos bringt, wird durch die Tatsache aufrechterhalten, dass die Erde kein geschlossenes System ist. Während hochstrukturierte Chemikalien wie raffinierte fossile Brennstoffe verbrannt werden, geht mehr Nettowärmeenergie an den Weltraum verloren, als die Sonne die meiste Wärme an den Weltraum abgibt. Diese Wärme kann niemals zurückgewonnen werden.
Aus diesem Grund haben Materialien wie Diamant bei 2,377 einen niedrigeren Standard-Entropiezustand als Graphit bei 5,74, obwohl beide aus dem gleichen Element, Kohlenstoff, bestehen. Bei der Herstellung des Diamanten wurde viel mehr natürliche Energie und natürlicher Druck aufgewendet als bei der Herstellung des Graphits, was ihm eine höhere innere Ordnung verleiht. Je höher die Ordnung eines Systems oder Materials ist, desto mehr Standardentropie hat es bei seiner Produktion zum Universum beigetragen.