Hva er standard entropi?

Standard entropi er generelt et mål på mengden varmeenergi i et lukket system som ikke er tilgjengelig for arbeid, og anses vanligvis å være mengden forstyrrelse et system inneholder. Definisjonen av standard entropi har litt forskjellige betydninger, avhengig av hvilket vitenskapsfelt den brukes til. I kjemi er standard molær entropi definert som entropien til 1 mol, eller gram molekyl, av materie ved et standard atmosfæretrykk på 14,3 kg / tomme ² (101,3 kPa) og en gitt temperatur.

Fysiske systemer i naturen antas å gjennomgå standard entropiendring. Dette innebærer økende nivåer av standard entropi når tiden går, med det endelige resultatet at universet en dag vil møte maksimal entropi. Det er kjent som hetedød, og det er en tilstand der all energi er likt fordelt over hele rommet og ved samme temperatur, noe som gjør at den ikke lenger er i stand til å utføre noe arbeid.

Symbolet som brukes til å representere standard entropi er S ° og uttrykkes i arbeidsenheter eller energi kjent som joules, per mol temperatur kelvin, slik at det å uttrykke standard molar entropi vil være Sm ° / J mol ^-1 K ^-1 . Dette er fordelt til et enhetsfritt tall i en standard entropitabell. Det mest holdbare av stoffene har den laveste egen entropien, der diamant ved en standardtemperatur på 77 ° Fahrenheit (25 ° Celsius eller 298 Kelvin) har den laveste kjente entropien på 2,377, med flytende vann en på 69,9 og helium en på 126.

Lovene i termodynamikk sier at energi verken blir skapt eller ødelagt. Beregning av standard entropi er derfor en metode for å bestemme bevegelsen av energi mellom materie og systemer, der nettoenergien i hele universet, ansett som et lukket system, alltid forblir konstant. Ofte brukes statistisk mekanikk for å beregne denne energioverføringen i kjemi og fysikk, da den kan modellere molekylers bevegelse i forskjellige energitilstander.

Selv om entropi sies å øke overalt i verdensrommet, er illusjonen i menneskelig aktivitet at den reduseres. Når materie produseres til noe som er nyttig for arbeid, reduseres standardantropien eller forstyrrelsen i den kjemiske tilstanden til råstoffet som brukes. Det brukes imidlertid mer uinnvinnbar energi til å produsere produktet enn det er verdt.

Denne illusjonen om at standardantropi reduseres på jorden når sivilisasjonen bringer orden til kaos, foreviges av at jorden ikke er et lukket system. Når svært strukturerte kjemikalier som raffinert fossilt brensel blir brent, går mer netto varmeenergi tapt til verdensrommet på samme måte som solen utstråler mesteparten av sin varme ut i rommet. Denne varmen kan aldri gjenvinnes.

Dette er grunnen til at materialer som diamant har en lavere standard entropistilstand på 2,377 enn grafitt ved 5,74, selv om begge er sammensatt av det samme elementet, karbon. Mye mer naturlig energi og trykk gikk til å produsere diamanten enn grafitten, noe som ga den et høyere nivå av egen orden. Derfor, jo høyere orden på et system eller materiale, jo mer standard entropi har det bidratt til universet i sin produksjon.