Termodinamična entropija
Termodinamična entropija je merilo, kako organizirana ali neorganizirana je energija v sistemu atomov ali molekul. Meri se v joulih energije na enoto kelvina. Entropija je pomemben del tretjega zakona termodinamike.
Predstavljajte si, da ima skupina molekul deset enot energije. Če je energija v teh molekulah popolnoma organizirana, lahko molekule opravijo deset enot dela. Če pa bi bila energija manj organizirana (torej bi se povečala entropija), bi lahko molekule opravile le šest enot dela, čeprav imajo še vedno deset enot energije.
Ko je skupna entropija dosežena, ni več energije, ki bi jo lahko porabili. Dober primer tega je skodelica vročega čaja. Čaj ima veliko energije v primerjavi s prostorom, v katerem je. Sčasoma se toplota čaja razširi v sobo. Čaj bo postal hladnejši. To se zgodi zato, ker se energija (toplota) v čaju prenese v okolico. Ko čaj postane hladen, se toplota ne more več širiti. Čaj je dosegel popolno entropijo.
Obstajata dve vrsti teh "sob": Odprti sistem in zaprti sistem. Odprt sistem pomeni, da lahko energija (npr. toplota) prosto vstopa v prostor in izstopa iz njega. Zaprti sistem pomeni, da je soba zaprta od zunaj; energija ne more priti v sobo ali oditi iz nje.
V primeru čaja je bila soba zaprt sistem; vanjo ni mogla vstopiti nobena energija. Lahko pa jo spremenimo v odprt sistem tako, da v sobo postavimo grelnik. Če grelnik prižgemo, lahko toploto iz njega uporabimo za segrevanje skodelice čaja. V sobo je prišla nova energija. Entropija se je tako zmanjšala. Toplota, ki je iz grelnika prešla v čaj, se lahko nato ponovno premakne v sobo, dokler ni dosežena popolna entropija. To je bistvo drugega zakona termodinamike.
Primer odprtega sistema v resničnem življenju je Zemlja. Vsak dan dobi veliko energije od Sonca. Tako rastejo rastline in voda ostaja tekoča. Če bi Soncu odvzeli energijo, bi rastline odmrle, voda pa bi zamrznila, saj bi bilo površje našega planeta prehladno.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je termodinamična entropija?
O: Termodinamična entropija je merilo, kako organizirana ali neorganizirana je energija v sistemu atomov ali molekul. Meri se v joulih energije na enoto kelvina.
V: Kaj pravi tretji zakon termodinamike?
O: Tretji zakon termodinamike pravi, da ko je dosežena popolna entropija, ni več energije, ki bi jo lahko porabili.
V: Kateri sta dve vrsti "prostorov", omenjenih v besedilu?
O: V besedilu sta omenjeni dve vrsti "prostorov", in sicer odprti in zaprti sistem. Odprt sistem pomeni, da lahko energija (kot je toplota) prosto vstopa in izstopa, medtem ko zaprt sistem pomeni, da je zaprt od zunaj; energija ne more vstopati ali izstopati.
V: Kako nova energija vpliva na skupno entropijo?
O: Nova energija zmanjšuje skupno entropijo, ker omogoča večjo organiziranost sistema. Če na primer postavimo grelnik v sobo s hladnim čajem, lahko toploto iz njega uporabimo za ponovno segrevanje skodelice čaja. To v sobo prinese novo energijo, ki zmanjša njeno skupno entropijo.
V: Ali lahko navedete primer odprtega sistema?
O: Primer odprtega sistema v resničnem življenju je Zemlja, saj vsak dan dobi veliko energije od Sonca, ki omogoča rast rastlin in tekočo vodo.
V: Kako vpliva doseganje celotne entropije na skodelico vročega čaja?
O: Ko je v skodelici vročega čaja dosežena popolna entropija, ni več toplote, ki bi se lahko širila, zato skodelica postane hladna, saj se vsa njena toplota prenese v okolico.
