بازگرداندن خمیر دندان به داخل لوله کار آسانی نیست. اینها مسائل مربوط به قانون دوم ترمودینامیک است که به عنوان قانون آنتروپی نیز شناخته می شود. حالات ترمودینامیکی مختلفی برای تغییر آنتروپی وجود دارد، بنابراین بیایید این اصطلاح مرموز را بررسی کنیم.
آنتروپی چیست؟
آنتروپی یک مفهوم علمی چالش برانگیز است که دارای انواع مختلفی مانند آنتروپی منفی، آنتروپی اضافی، آنتروپی سیستم، آنتروپی کل، آنتروپی حداکثر و آنتروپی صفر است. تعریف آن بسته به رشته ای که از آن استفاده می کند متفاوت است. کلازیوس و بولتزمن، بنیانگذاران ترمودینامیک، این مفهوم را برای اندازه گیری انرژی اتلافی در موتورهای بخار و پیش بینی رفتار جمعی اتم ها ایجاد کردند. در دهه ۱۹۶۰، فیزیکدان E.T. جینز آنتروپی را به عنوان اطلاعات از دست رفته هنگام توصیف حرکت ذرات در یک سیستم تفسیر کرد. در موتور های دیزل تغییر در آنتروپی محیط عبارت است از مجموع گرمای حاصل از سوزاندن سوخت دیزل تقسیم بر دمای محیط. در پایان، تمام گرمای تولید شده از سوختن سوخت دیزل به محیط اطراف پخش می شود.
مفهوم مرگ گرمایی جهان شامل آنتروپی است. همانطور که جهان ما گسترش می یابد، آنتروپی دائماً رشد می کند. دانشمندان فرض می کنند که جهان در نهایت به حداکثر بی نظمی می رسد، جایی که همه چیز در یک درجه حرارت قرار می گیرد و منجر به مرگ گرمایی جهان می شود. آنتروپی نقش مهمی در این فرآیند ایفا می کند.
آنتروپی و قانون دوم ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک برای رشته های مختلف علمی از جمله مهندسی، علوم طبیعی، شیمی، فیزیک و اقتصاد بسیار مهم است. یک سیستم ایزوله در ترمودینامیک فضای محدودی است که اجازه ورود یا خروج انرژی را نمی دهد.
قانون اول ترمودینامیک به بقای انرژی می پردازد. در یک سیستم بسته، انرژی ثابت می ماند (همانطور که قانون بقای انرژی می گوید، “انرژی نه می تواند ایجاد شود و نه می توان از بین رفت”)، مگر اینکه تداخل خارجی رخ دهد. با این حال، انرژی دائماً شکل‌های خود را تغییر می‌دهد برای مثال، آتش انرژی شیمیایی یک گیاه را به انرژی گرمایی و الکترومغناطیسی تبدیل می‌کند. انرژی رفته رفته نظم و سازماندهی کمتری پیدا می کند.
مارکو پوپوویچ، محقق فوق دکترا در بیوترمودینامیک در دانشگاه فنی مونیخ، قانون دوم را به عنوان قانون آنتروپی توصیف می کند و بر اهمیت آن در طبیعت تأکید می کند.
آنتروپی ترمودینامیکی بی نظمی را در یک سیستم بسته اندازه گیری می کند. طبق قانون دوم، زمانی که آنتروپی افزایش می یابد، معمولاً انرژی داخلی نیز افزایش می یابد. اگر مهار نشود، انرژی حرارتی پراکنده می شود. آنتروپی گاهی اوقات می تواند در یک سیستم کاهش یابد، اما از نظر آماری، بعید است.
تعریف آشفتگی یا آنتروپی
پیدا کردن سیستمی مانند جهان ما که اجازه ورود یا خروج انرژی را نمی دهد چالش برانگیز است. آنتروپی توضیح می دهد که چگونه بی نظمی در سیستم ها رخ می دهد، چه به وسعت جهان و چه به کوچکی یک فنجان قهوه. این تمایل برای پراکندگی انرژی اغلب با دما (T) نشان داده می شود.
در صورت ریختن قهوه داغ در فنجان، آنتروپی ترمودینامیکی افزایش می یابد. با کاهش انرژی گرمایی، آنتروپی دیگری افزایش می یابد، زیرا گرما به فراتر از فنجان منتقل می شود. در نهایت فنجان به تعادل حرارتی می رسد و دمایی ثابت با محیط اطراف خود حفظ می کند.
آنتروپی به جای بزرگی اختلال فعلی، بر تعداد جایگشت های احتمالی اختلال تمرکز می کند. آنتروپی به عواملی مانند تعداد، مقدار مواد موجود و اندازه آنها بستگی دارد.
منابع
