เอนโทรปีมาตรฐานคืออะไร?

โดยทั่วไปแล้วเอนโทรปีมาตรฐานคือการวัดปริมาณพลังงานความร้อนในระบบปิดที่ไม่สามารถใช้งานได้และมักจะถือว่าเป็นปริมาณความผิดปกติที่ระบบประกอบด้วย นิยามของเอนโทรปีมาตรฐานมีความหมายแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับสาขาวิทยาศาสตร์ที่มันถูกนำไปใช้ ในทางเคมีนั้นการกำหนดมาตรฐานของเอนโทรปีของโมลคือเอนโทรปี 1 โมลหรือแกรมโมเลกุลของสสารที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน 14.7 ปอนด์ / นิ้ว 2 (101.3 kPa) และอุณหภูมิที่กำหนด

ระบบทางกายภาพในธรรมชาติจะถือว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีแบบมาตรฐาน สิ่งนี้ทำให้เกิดการเพิ่มระดับของเอนโทรปีมาตรฐานเมื่อเวลาผ่านไปด้วยผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่เอกภพจะพบเจอหนึ่งวันในปริมาณสูงสุดของเอนโทรปี รู้จักกันในชื่อ Heat Death มันเป็นสภาวะที่พลังงานทั้งหมดถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งอวกาศและที่อุณหภูมิเดียวกันทำให้ไม่สามารถทำงานได้อีกต่อไป

สัญลักษณ์ที่ใช้แสดงถึงเอนโทรปีมาตรฐานคือ S °และแสดงในหน่วยของงานหรือพลังงานที่เรียกว่าจูลต่อโมลของเคลวินอุณหภูมิเช่นการแสดงเอนโทรปีของโมลมาตรฐานจะเป็น Sm ° / J โมล -1 K -1 นี่จะถูกแบ่งเป็นจำนวนหน่วยน้อยในตารางเอนโทรปีมาตรฐาน สารที่คงทนที่สุดมีค่าเอนโทรปีที่ต่ำที่สุดซึ่งเพชรที่อุณหภูมิมาตรฐาน 77 °ฟาเรนไฮต์ (25 องศาเซลเซียสหรือ 298 เคลวิน) มีค่าเอนโทรปีต่ำสุดที่รู้จักกันที่ 2.377 ด้วยน้ำของเหลวหนึ่งจาก 69.9 และฮีเลียมหนึ่งใน 126

กฎของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าพลังงานไม่ได้ถูกสร้างหรือทำลาย ดังนั้นการคำนวณค่ามาตรฐานของเอนโทรปีจึงเป็นวิธีการกำหนดการเคลื่อนที่ของพลังงานระหว่างสสารและระบบซึ่งพลังงานสุทธิของเอกภพทั้งระบบถือว่าเป็นระบบปิด กลศาสตร์เชิงสถิติมักใช้ในการคำนวณการถ่ายโอนพลังงานนี้ในเคมีและฟิสิกส์เนื่องจากสามารถจำลองการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในสถานะพลังงานต่างๆ

แม้ว่าเอนโทรปีจะกล่าวเพิ่มขึ้นทั่วพื้นที่ แต่ภาพลวงตาในกิจกรรมของมนุษย์ก็คือมันกำลังลดลง เมื่อสสารถูกผลิตเป็นสิ่งที่มีประโยชน์สำหรับการทำงานมาตรฐานของเอนโทรปีหรือความผิดปกติของสถานะทางเคมีของวัตถุดิบที่ใช้จะลดลง พลังงานที่ไม่สามารถกู้คืนได้มากขึ้นนั้นถูกนำมาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์อย่างไรก็ตามมันคุ้มค่ากว่า

ภาพลวงตานี้ว่ามาตรฐานเอนโทรปีกำลังลดลงบนโลกเนื่องจากอารยธรรมทำให้เกิดความวุ่นวายเกิดขึ้นเพราะความจริงที่ว่าโลกไม่ใช่ระบบปิด เมื่อสารเคมีที่มีโครงสร้างสูงเช่นเชื้อเพลิงฟอสซิลกลั่นได้ถูกเผาไหม้พลังงานความร้อนสุทธิจะหายไปในอวกาศในลักษณะเดียวกับที่ดวงอาทิตย์แผ่รังสีความร้อนส่วนใหญ่ออกสู่อวกาศ ความร้อนนี้ไม่สามารถกู้คืนได้

นี่คือเหตุผลที่วัสดุเช่นเพชรมีสถานะเอนโทรปีมาตรฐานที่ต่ำกว่าที่ 2.377 กว่ากราไฟท์ที่ 5.74 แม้ว่าทั้งสองจะประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกันคาร์บอน พลังงานและแรงกดดันจากธรรมชาติจำนวนมากเข้าสู่การผลิตเพชรมากกว่ากราไฟต์ทำให้มีความเป็นระเบียบภายในที่สูงกว่า ดังนั้นยิ่งคำสั่งของระบบหรือวัสดุสูงขึ้นเท่าใดก็ยิ่งทำให้เอนโทรปีมาตรฐานมีส่วนร่วมในการผลิตจักรวาลมากขึ้นเท่านั้น