Pontosan mi az entrópia?

A kérd3s jogos, szerintem is elég nehéz megemészteni.

A főfélreért3s ott gyökeredzik, hogy mindenki a szemléletet keresi a fizikában, de sajnos a fizika (főleg a modern fizika) a matematikával írja le a világot, éa nem szemléletekkel (persze elég gyakran meg lehet magyarázni dolgokat).

Az entropiaváltozás egy változó rendszer jellemzője. Konkrétan, a hőváltozás, és a hőmérséklet változás differenciálhányadosa. Zárt rendszerekre ez az érték nem lehet negatív a 2. főtétel miatt.

Magát az entrópiát definiálni termodinamikai szempontból nincs túl sok értelme. Statisztikus fizikában lesz hasznos, de ahhoz ki kell választani egy 0 szintet, és más állapotokat ehhez viszonyítani (mint a potenciál esetében is). Mivel a statisztikus fizikában levezethető, hogy az entrópia azzal függ össze, hogy a részecskék mennyire rendezetten mozognak, azt szokták mondani, hogy az entrópia a rendezetlenség mértéke, de ez szerintem elég félrevezető.

Ha már mindenáron szemléletesíteni akarjuk, azt mondhatjuk, hoyg ahhoz, hogy egy szobában ren legyen, valahol máshol nagyobb rendetlenséget kell csinálni. Ennek nyilvánvalóan nincs köznapi értelme, de matekkal belátható, hogy a rend által a benned, és a környezetedben előidézett pszihológiai és biológiai változás rendetlenebb, mint a szoba volt.

Az energiának vannak formái. Hő, elektromos, helyzeti, mozgási... Ha nem egy formában van, akkor rendezetlenül van.

Ha mondjuk télen kinyitod az ablakot a fűtött szobából (ami addig egy izolált rendszer) akkor a szoba levegője rendezetlenebb energiát fog tartalmazni.

Az univerzum feltételezések szerint egy zárt rendszer. Ennek az entrópiája vagy stagnál vagy nő. A fent említett rendszer entrópiája csökkenhet.

A hideg hűtő is egy izolált rendszer, amibe ha beteszel egy tál forró levest, akkor csökken az entrópiája a rendszernek, de a magára hagyott rendszerben mindig nő az entrópia.

Végy két kockát, és építs belőlük egy négyzet alapú hasábot úgy, hogy az összeillesztési felületnél megszüntethető (kihúzható) legyen az elválasztófal, és az egyik kockában legyen mondjuk 1 atm nyomású levegő, a másik kockában meg semmi.

Ez az 1. állapot egy viszonylag rendezett állapot, ennek legyen az entrópiája "x".

Húzzuk ki az elválasztófalat. Ez vezet a 2. állapothoz. Ugye a gázmolekulák egyenletesen kitöltik mind a 2 kocka térfogatát, a nyomás az egész rendszerben 0,5 atm. Ez a legrendezetlenebb állapot. Ekkor maximális az entrópia. Ha az entrópia értéke ekkor "y" , akkor biztosan igaz, hogy y>x.

Maga az entrópia a spontán folyamatok irányát is kijelöli néha.

A fentebbi példát alapul véve a szétszórtság, a rendezetlenség növekedése a spontán folyamat iránya.

Az sosem fog előfordulni, hogyha hosszú ideig figyeled a rendszert a 2. állapotból kiindulva, akkor egyszer csak azt tapasztalod, hogy beállt az 1. állapot. Ez soha nem történik meg, nézheted az idők végéig...

De, ha az elválasztófalba beépítesz egy vákuumszivattyút, akkor (energiabefektetéssel) csökkenteni tudod az entrópiát, és át tudod szivattyúzni a molekulákat újra csak az egyik térfélre. Vissza tudod állítani az 1. állapotot, de ez nem megy spontán, ehhez energiát kell befektetned...

Nem.

A második válaszoló a hűtőszekrényt tekintette rendszernek. Tehát járatta, lehűlt, végül kihúzta a konnektorból.

Ekkor lett izolált rendszer (mert sem tömegáram, sem energiaáram nincs a rendszer és környezete közt).

Ekkor ha becsempészik egy tál forró levest, akkor a leves hűlni fog, a hűtőszekrény pedig melegedni és kialakul egy közös hőmérséklet. Ezen a közös hőmérsékleten van az entrópia maximum...