Entropia - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy pojęcia fizycznego. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego terminu.

Entropia – termodynamiczna funkcja stanu, określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Jest wielkością ekstensywną. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do drugiego, bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie. Pojęcie entropii wprowadził niemiecki uczony Rudolf Clausius.

Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub Ew) w termodynamice – całkowity zasób energii układu stanowiący sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych układu, a także energii ruchu cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii występujących w układzie.
Termodynamiczna strzałka czasu (inaczej entropowa strzałka czasu) – popularnonaukowe określenie na fakt, że zgodnie z drugą zasadą termodynamiki wzrost entropii w układach izolowanych może stanowić podstawę określenia kierunku strzałki czasu w skali całego Wszechświata przy założeniu, że Wszechświat jest układem izolowanym.

W termodynamice klasycznej

W ramach II zasady termodynamiki zmiana entropii (w procesach kwazistatycznych) jest zdefiniowana przez swoją różniczkę zupełną jako: $dS = \frac{1}{T} dQ$

gdzie: T – temperatura bezwzględna, $dQ$ – ciepło elementarne, czyli niewielka ilość ciepła dostarczona do układu (wyrażenie Pfaffa).

Entropię pewnego stanu termodynamicznego P można wyznaczyć ze wzoru: $S\left( P \right)=\int\limits_{0}^{T_{P}}{\frac{C\left( T \right)dT}{T}}$

gdzie

Funkcja stanu to w termodynamice funkcja zależna wyłącznie od stanu układu, czyli od aktualnych wartości jego parametrów, takich jak masa, liczność materii, temperatura, ciśnienie, objętość i inne.
Pojemność cieplna (oznaczana jako C, często z indeksami) – wielkość fizyczna, która charakteryzuje ilość ciepła, jaka jest niezbędna do zmiany temperatury ciała o jednostkę temperatury.

C — pojemność cieplna, TP — temperatura w stanie P.

Podstawowe równanie termodynamiki fenomenologicznej, w którym występuje entropia, ma postać $dU =TdS - pdV + \sum_{i=1}^k {\mu_i dN_i}$

gdzie: U – energia wewnętrzna, k – liczba różnych składników, T – temperatura $\frac{1}{T} = {\left( \frac{\partial S}{ \partial U} \right) }_{V,N_1,\dots, N_n}$ p – ciśnienie $\frac{p}{T} = {\left( \frac{\partial S}{ \partial V} \right) }_{U,N_1,\dots, N_n}$ $\mu_i$ – potencjał chemiczny i-tego składnika $\frac{\mu_i}{T} = - {\left( \frac{\partial S}{ \partial N_i} \right) }_{p,V,N_{j \ne i}}$

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)