Co to jest standardowa entropia?
Zazwyczaj standardowa entropia jest miarą ilości energii cieplnej w układzie zamkniętym, która nie jest dostępna do pracy, i zwykle jest uważana za ilość nieuporządkowania w systemie. Definicja standardowej entropii ma nieco inne znaczenie w zależności od dziedziny nauki, do której jest stosowana. W chemii standardowa entropia molowa jest definiowana jako entropia 1 mola lub gram cząsteczki materii przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym 14,7 funtów / cal 2 (101,3 kPa) i danej temperaturze.
Zakłada się, że układy fizyczne w naturze podlegają standardowej zmianie entropii. Pociąga to za sobą wzrost poziomów standardowej entropii w miarę upływu czasu, z ostatecznym skutkiem, że wszechświat pewnego dnia spotka maksymalną entropię. Znany jako śmierć ciepła, jest to stan, w którym cała energia jest równomiernie rozłożona w przestrzeni i w tej samej temperaturze, przez co nie jest już w stanie wykonywać żadnej pracy.
Symbolem stosowanym do przedstawienia standardowej entropii jest S ° i wyraża się ją w jednostkach pracy lub energii zwanych dżulami, na mol temperatury Kelwinów, tak że wyrażeniem standardowej entropii molowej będzie Sm ° / J mol -1 K -1 . Jest to podzielone na liczbę bez jednostki w standardowej tabeli entropii. Najtrwalsze substancje mają najniższą wewnętrzną entropię, przy czym diament w standardowej temperaturze 77 ° Fahrenheita (25 ° Celsjusza lub 298 kelwinów) ma najniższą znaną entropię 2,377, z ciekłą wodą jedną z 69,9, a hel jedną z 126.
Prawa termodynamiki mówią, że energia nie jest ani wytwarzana, ani niszczona. Obliczanie standardowej entropii jest zatem metodą określania ruchu energii między materią a układami, w której energia netto całego wszechświata, uważana za układ zamknięty, zawsze pozostaje stała. Często mechanika statystyczna jest wykorzystywana do obliczania tego transferu energii w chemii i fizyce, ponieważ może modelować ruch cząsteczek w różnych stanach energetycznych.
Chociaż mówi się, że entropia ogólnie zwiększa się w przestrzeni, złudzenie ludzkiej działalności polega na tym, że jest zmniejszana. Kiedy materia jest wytwarzana w coś przydatnego do pracy, standardowa entropia lub zaburzenie stanu chemicznego stosowanej surowej substancji ulega zmniejszeniu. Jednak do wytworzenia produktu zużywa się znacznie więcej nieodzyskiwalnej energii, niż jest to warte.
Ta iluzja, że standardowa entropia jest redukowana na Ziemi, gdy cywilizacja wprowadza porządek w chaos, utrwala fakt, że Ziemia nie jest systemem zamkniętym. Ponieważ spalane są wysoce ustrukturyzowane substancje chemiczne, takie jak rafinowane paliwa kopalne, więcej energii cieplnej netto jest tracone w kosmos w taki sam sposób, jak słońce promieniuje większość swojego ciepła w kosmos. Tego ciepła nigdy nie można odzyskać.
Właśnie dlatego materiały takie jak diament mają niższy standardowy stan entropii przy 2,377 niż grafit przy 5,74, chociaż oba składają się z tego samego pierwiastka, węgla. Znacznie więcej naturalnej energii i ciśnienia spowodowało wytworzenie diamentu niż grafitu, co daje mu wyższy poziom wewnętrznego porządku. Dlatego im wyższa jest kolejność układu lub materiału, tym bardziej standardowa entropia przyczyniła się do wszechświata podczas jego produkcji.