Hva er Entropy?

Entropy beskriver tendensen til at systemer går fra en tilstand av høyere organisasjon til en tilstand med laveste organisasjon på molekylært nivå. I ditt daglige liv forstår du intuitivt hvordan entropi fungerer når du helles sukker i kaffen eller smelter en isbit i et glass. Entropi kan påvirke det rommet et stoff sprer seg i, faseforandring fra faststoff til væske til gass eller dens posisjon. I fysikk er entropi en matematisk måling av en endring fra større til mindre potensiell energi, relatert til termodynamikkens andre lov.

Entropi kommer fra et gresk ord som betyr "transformasjon". Denne definisjonen gir oss innsikt i hvorfor ting tilsynelatende forvandles uten grunn. Systemer kan bare opprettholde organisering på molekylært nivå så lenge energi tilføres. For eksempel vil vann koke bare så lenge du holder en panne over flammer. Du tilfører varme, en form for kinetisk energi, for å få fart på molekylene i vannet. Hvis varmekilden fjernes, kan vi alle gjette at vannet gradvis vil avkjøle til omtrent romtemperatur. Dette skyldes entropi, fordi vannmolekylene har en tendens til å bruke opp den akkumulerte potensielle energien, frigjøre varme og ende opp med en lavere potensiell energi.

Temperatur er ikke den eneste transformasjonen involvert i entropi. Endringene innebærer alltid å gå fra ulikhet til likevekt, i samsvar med å flytte til synkende rekkefølge. For eksempel spres molekyler alltid for å fylle en beholder jevn. Når vi drypper matfarging i et klart glass vann, selv om vi ikke rører det, vil den forente konsentrasjonen av en dråpe gradvis spre seg ut til hver del av vannet har samme fargetetthet.

En annen type entropi som har å gjøre med synlig bevegelse (i motsetning til den usynlige bevegelsen av varme) involverer tyngdekraften. Med mindre vi setter energi inn i et system, som en arm og en ball, ved å holde opp en gjenstand, faller den mot bakken. En hevet posisjon har høyere potensiell energi. Det blir konvertert til kinetisk bevegelsesenhet når objektet faller. Objektet ender alltid med posisjonen med lavest mulig potensiell energi, for eksempel å hvile mot gulvet.

I mer tekniske termer er entropi en spesifikk verdi som måler hvor mye energi som frigjøres i et system når den legger seg i den laveste potensielle energien. Entropy vurderer mengden forstyrrelse, forstått som en endring i varme, fra et tidligere punkt til et senere tidspunkt. Dette må skje i et "lukket" system, der ingen energi lekker inn eller ut. Teoretisk sett kan det måles, men praktisk talt er det veldig vanskelig å lage et absolutt lukket scenario. I eksemplet på konditorfarge som er gitt ovenfor, kan noe av konditorfargeoppløsningen fordampe, en separat prosess fra den ensartede fordelingen av et oppløst stoff.