Entropie termodinamică
Entropia termodinamică este o măsură a gradului de organizare sau dezorganizare a energiei într-un sistem de atomi sau molecule. Se măsoară în jouli de energie pe unitatea de Kelvin. Entropia este o parte importantă a celei de-a treia legi a termodinamicii.
Imaginați-vă că un grup de molecule are zece unități de energie. Dacă energia din aceste molecule este perfect organizată, atunci moleculele pot efectua zece unități de muncă. Cu toate acestea, dacă energia a devenit mai puțin organizată (deci, entropia a crescut), moleculele ar putea fi capabile să efectueze doar șase unități de muncă, chiar dacă au încă zece unități de energie în ele.
Când entropia totală este atinsă, nu mai există energie de cheltuit. Un bun exemplu în acest sens este o ceașcă de ceai fierbinte. Ceaiul are o cantitate mare de energie în comparație cu încăperea în care se află. În timp, căldura din ceai se va răspândi în cameră. Ceaiul se va răci. Acest lucru se datorează faptului că energia (căldura) din ceai se mută în zona înconjurătoare. Odată ce ceaiul s-a răcit, nu mai există căldură care să se răspândească. Ceaiul a atins entropia totală.
Există două tipuri de astfel de "camere": Un sistem deschis și un sistem închis. Un sistem deschis înseamnă că energia (cum ar fi căldura) poate intra și ieși liber din cameră. Un sistem închis înseamnă că încăperea este închisă față de exterior; nicio energie nu poate intra sau ieși.
În cazul ceaiului, încăperea era un sistem închis; nicio energie nu putea intra în ea. Dar o putem transforma, de asemenea, într-un sistem deschis prin plasarea unui încălzitor în cameră. Dacă pornim încălzitorul, putem folosi căldura de la acesta pentru a reîncălzi ceașca de ceai. O nouă energie a fost introdusă în cameră. Astfel, entropia a scăzut. Căldura care a trecut de la încălzitor în ceai poate apoi să se deplaseze din nou în cameră până când entropia totală a fost atinsă. Acesta este scopul celei de-a doua legi a termodinamicii.
Un exemplu real de sistem deschis este Pământul. Acesta primește zilnic o cantitate mare de energie de la Soare. Acest lucru permite plantelor să crească și apei să rămână lichidă. Dacă am elimina Soarele, plantele ar muri și apa ar îngheța, deoarece suprafața planetei noastre ar fi prea rece.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este entropia termodinamică?
R: Entropia termodinamică este o măsură a gradului de organizare sau dezorganizare a energiei într-un sistem de atomi sau molecule. Se măsoară în jouli de energie pe unitatea de kelvin.
Î: Ce prevede cea de-a treia lege a termodinamicii?
R: A treia lege a termodinamicii afirmă că, atunci când entropia totală este atinsă, nu mai există energie de cheltuit.
Î: Care sunt cele două tipuri de "camere" menționate în text?
R: Cele două tipuri de "camere" menționate în text sunt un sistem deschis și un sistem închis. Un sistem deschis înseamnă că energia (cum ar fi căldura) poate intra și ieși liber, în timp ce un sistem închis înseamnă că este închis față de exterior; nicio energie nu poate intra sau ieși.
Î: Cum afectează energia nouă entropia totală?
R: Energia nouă scade entropia totală, deoarece permite o mai bună organizare în cadrul sistemului. De exemplu, dacă plasăm un încălzitor într-o cameră cu ceai rece, putem folosi căldura de la acesta pentru a reîncălzi ceașca de ceai. Acest lucru aduce energie nouă în cameră, ceea ce scade entropia totală a acesteia.
Î: Puteți da un exemplu de sistem deschis?
R: Un exemplu real de sistem deschis este Pământul, deoarece acesta primește zilnic o cantitate mare de energie de la Soare, ceea ce permite plantelor să crească și apei să rămână lichidă.
Î: Cum afectează entropia totală atingerea entropiei totale o ceașcă de ceai fierbinte?
R: Atunci când entropia totală a fost atinsă pentru o ceașcă de ceai fierbinte, nu va mai exista căldură care să poată fi răspândită, astfel încât aceasta va deveni rece, deoarece toată căldura se va muta în zona înconjurătoare.
