Kas ir entropija?

Entropija nāk no grieķu vārda, kas nozīmē “transformācija”. Šī definīcija sniedz mums ieskatu par to, kāpēc lietas šķietami mainās bez iemesla. Sistēmas var uzturēt organizāciju molekulārā līmenī tikai tik ilgi, kamēr tiek pievienota enerģija. Piemēram, ūdens vārīsies tikai tik ilgi, kamēr turēsit pannu virs liesmas. Jūs pievienojat siltumu, kinētiskās enerģijas veidu, lai paātrinātu molekulas ūdenī. Ja siltuma avots tiek noņemts, mēs visi varam uzminēt, ka ūdens pakāpeniski atdziest līdz aptuveni istabas temperatūrai. Tas ir saistīts ar entropiju, jo ūdens molekulām ir tendence izmantot uzkrāto potenciālo enerģiju, izdalīt siltumu un iegūt zemāku potenciālo enerģiju.

Temperatūra nav vienīgā transformācija, kas saistīta ar entropiju. Izmaiņas vienmēr ietver pāreju no nelīdzsvarotības uz līdzsvaru, kas atbilst pārejai uz dilstošu secību. Piemēram, molekulas vienmēr izkliedējas, lai vienmērīgi aizpildītu trauku. Pilinot pārtikas krāsvielu caurspīdīgā ūdens glāzē, pat ja mēs to nemaisām, šī vienotā piliena koncentrācija pakāpeniski izkliedēsies, līdz katrai ūdens daļai būs vienāds krāsas blīvums.

Cits entropijas veids, kas saistīts ar redzamo kustību (pretstatā neredzamajai siltuma kustībai), ietver gravitāciju. Ja vien mēs neievietojam enerģiju sistēmā, piemēram, rokā un bumbiņā, turot priekšmetu, tas nokrīt pret zemi. Paaugstinātai pozīcijai ir lielāka potenciālā enerģija. Objektam krītot, tas tiek pārveidots par kustības kinētisko enerģiju. Objekts vienmēr nonāk stāvoklī ar zemāko iespējamo potenciālo enerģiju, piemēram, balstās pret grīdu.

Tehniskākā izteiksmē entropija ir īpaša vērtība, kas mēra, cik daudz enerģijas izdalās sistēmā, kad tā nosēžas uz zemāko potenciālo enerģiju. Entropija novērtē traucējumu apjomu, ko saprot kā siltuma izmaiņas, no agrāka punkta uz vēlāku laiku. Tam ir jānotiek “slēgtā” sistēmā, kur enerģija neplūst ne iekšā, ne ārā. Teorētiski to var izmērīt, bet praktiski ir ļoti grūti izveidot absolūti slēgtu scenāriju. Iepriekš sniegtajā pārtikas krāsvielu piemērā daļa pārtikas krāsvielu šķīduma var iztvaikot, kas ir atsevišķs process no vienmērīgas izšķīdušās vielas sadalījuma.