Definición de entropía en la ciencia
Glosario de Química y Física Definición de Entropía
La entropía es una medida del desorden o aleatoriedad de un sistema. Imágenes PM/imágenes Getty
La entropía es un concepto importante en física y química , además se aplica a otras disciplinas, incluyendo cosmología y economía En física, es parte de la termodinámica. En química, es un concepto central enquímica Física.
Conclusiones clave: entropía
- La entropía es una medida de la aleatoriedad o el desorden de un sistema.
- El valor de la entropía depende de la masa de un sistema. Se denota con la letra S y tiene unidades de joules por kelvin.
- La entropía puede tener un valor positivo o negativo. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, la entropía de un sistema solo puede disminuir si la entropía de otro sistema aumenta.
Definición de entropía
La entropía es la medida del desorden de un sistema. Es un propiedad amplia de un sistema termodinámico, lo que significa que su valor cambia dependiendo de la cantidad de asunto que está presente. En las ecuaciones, la entropía generalmente se denota con la letra S y tiene unidades de julios por kelvin (J⋅K−1) o kg⋅m2⋅s−2⋅K−1. Un sistema altamente ordenado tiene baja entropía.
Ecuación y cálculo de entropía
Hay varias formas de calcular la entropía, pero las dos ecuaciones más comunes son para procesos termodinámicos reversibles y procesos isotérmicos (temperatura constante) .
Entropía de un proceso reversible
Se hacen ciertas suposiciones cuando se calcula la entropía de un proceso reversible. Probablemente, la suposición más importante es que cada configuración dentro del proceso es igualmente probable (que en realidad puede no serlo). Dada la misma probabilidad de resultados, la entropía es igual a la constante de Boltzmann (kB) multiplicado por el logaritmo natural del número de estados posibles (W):
S = kBen
La constante de Boltzmann es 1,38065 × 10−23 J/K.
Entropía de un proceso isotérmico
El cálculo se puede usar para encontrar la integral de dQ / T del estado inicial al estado final, donde q es calor y T es el temperatura absoluta (Kelvin) de un sistema
Otra forma de expresar esto es que el cambio en la entropía ( S ) es igual al cambio de calor ( q ) dividido por la temperatura absoluta ( T ):
S = q / T
Entropía y Energía Interna
En química física y termodinámica, una de las ecuaciones más útiles relaciona la entropía con la energía interna (U) de un sistema:
de = TdS - p dV
Aquí, el cambio en la energía interna de es igual a la temperatura absoluta T multiplicado por el cambio en la entropía menos la presión externa pags y el cambio de volumen EN .
Entropía y la Segunda Ley de la Termodinámica
los segunda ley de la termodinámica establece la entropía total de un sistema cerrado no puede disminuir. Sin embargo, dentro de un sistema, la entropía de un sistema pueden disminuyen al aumentar la entropía de otro sistema.
Entropía y Calor Muerte del Universo
Algunos científicos predicen que la entropía del universo aumentará hasta el punto en que la aleatoriedad cree un sistema incapaz de realizar un trabajo útil. Cuando sólo queda energía térmica, se diría que el universo murió de muerte por calor.
Sin embargo, otros científicos cuestionan la teoría de la muerte por calor. Algunos dicen que el universo como sistema se aleja más de la entropía incluso cuando las áreas dentro de él aumentan en entropía. Otros consideran el universo como parte de un sistema más grande. Aún otros dicen que los estados posibles no tienen la misma probabilidad, por lo que las ecuaciones ordinarias para calcular la entropía no son válidas.
Ejemplo de entropía
Un bloque de hielo aumentará en entropía mientras se derrite. Es fácil visualizar el aumento del desorden del sistema. El hielo consiste en moléculas de agua unidas entre sí en una red cristalina. A medida que el hielo se derrite, las moléculas ganan más energía, se separan más y pierden estructura para formar un líquido. De manera similar, el cambio de fase de líquido a gas, como de agua a vapor, aumenta la energía del sistema.
Por otro lado, la energía puede disminuir. Esto ocurre cuando el vapor cambia de fase a agua o cuando el agua cambia a hielo. La segunda ley de la termodinámica no se viola porque la materia no está en un sistema cerrado. Mientras que la entropía del sistema que se estudia puede disminuir, la del medio ambiente aumenta.
Entropía y tiempo
La entropía es a menudo llamada la flecha del tiempo porque la materia en sistemas aislados tiende a pasar del orden al desorden.
Fuentes
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