¿Qué es la entropía?

La entropía es un concepto importante en física y química, además se puede aplicar a otras disciplinas, incluidas cosmología y economia. En física, es parte de la termodinámica. En química, es un concepto central en química Física.

Conclusiones clave: 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 importar Eso 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.

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 al calcular la entropía de un proceso reversible. Probablemente, la suposición más importante es que cada configuración dentro del proceso es igualmente probable (que en realidad no lo es). Dada la misma probabilidad de resultados, la entropía es igual a la constante de Boltzmann (k_si) multiplicado por el logaritmo natural del número de estados posibles (W):

S = k_si En W

La constante de Boltzmann es 1.38065 × 10−23 J / K.

Entropía de un proceso isotérmico

El cálculo puede usarse 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 decir esto es que el cambio en la entropía (ΔS) es igual al cambio de calor (ΔQ) dividido por la temperatura absoluta (T):

ΔS = ΔQ / 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:

dU = T dS - p dV

Aquí, el cambio en la energía interna dU es igual a la temperatura absoluta T multiplicado por el cambio en la entropía menos la presión externa pag y el cambio de volumen V.

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 lata disminuya aumentando la entropía de otro sistema.

Algunos científicos predicen que la entropía del universo aumentará hasta el punto en que la aleatoriedad crea un sistema incapaz de trabajo útil. Cuando solo queda energía térmica, se diría que el universo murió de muerte por calor.

Sin embargo, otros científicos disputan 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. Otros dicen que los posibles estados no tienen la misma probabilidad, por lo que las ecuaciones ordinarias para calcular la entropía no son válidas.

Un bloque de hielo aumentará en entropía a medida que se derrite. Es fácil visualizar el aumento en el 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. Del mismo modo, el cambio de fase de un líquido a un gas, como del agua al 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 el asunto no está en un sistema cerrado. Si bien la entropía del sistema en estudio puede disminuir, la del medio ambiente aumenta.

La entropía a menudo se llama flecha del tiempo porque la materia en sistemas aislados tiende a pasar del orden al desorden.

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