Kas ir standarta entropija?

Tiek pieņemts, ka fiziskajās sistēmās dabā notiek standarta entropijas izmaiņas. Tas nozīmē, ka laika gaitā palielinās standarta entropijas līmenis, kā rezultātā Visums kādu dienu saskarsies ar maksimālo entropiju. Pazīstams kā siltuma nāve, tas ir stāvoklis, kad visa enerģija ir vienādi sadalīta visā telpā un tajā pašā temperatūrā, padarot to vairs spējīgu veikt nekādu darbu.

Standarta entropijas apzīmēšanai izmantotais simbols ir S°, un tas ir izteikts darba vai enerģijas vienībās, kas pazīstamas kā džoulos, uz vienu temperatūras kelvina molu, lai standarta molārās entropijas izteiksme būtu Sm°/J mols-1 K-1. Standarta entropijas tabulā tas ir sadalīts līdz skaitlim bez vienībām. Visizturīgākajām vielām ir viszemākā iekšējā entropija, kur dimantam standarta temperatūrā 77° Fārenheita (25° Celsija vai 298 Kelvini) ir viszemākā zināmā entropija 2.377, šķidram ūdenim viena entropija ir 69.9 un hēlijam 126.

Termodinamikas likumi nosaka, ka enerģija netiek ne radīta, ne iznīcināta. Tāpēc standarta entropijas aprēķināšana ir metode, kā noteikt enerģijas kustību starp matēriju un sistēmām, kur visa Visuma, kas tiek uzskatīts par slēgtu sistēmu, tīrā enerģija vienmēr paliek nemainīga. Bieži vien šīs enerģijas pārneses aprēķināšanai ķīmijā un fizikā tiek izmantota statistiskā mehānika, jo tā var modelēt molekulu kustību dažādos enerģijas stāvokļos.

Lai gan tiek uzskatīts, ka entropija kopumā visā kosmosā palielinās, cilvēka darbības ilūzija ir tāda, ka tā tiek samazināta. Kad viela tiek pārveidota par kaut ko noderīgu darbam, tiek samazināta izmantotās izejvielas ķīmiskā stāvokļa standarta entropija vai traucējumi. Tomēr produkta ražošanā tiek izmantots daudz vairāk neatgūstamās enerģijas, nekā tas ir vērts.

Šī ilūzija, ka uz Zemes tiek samazināta standarta entropija, civilizācijai ieviešot kārtību haosā, iemūžina fakts, ka Zeme nav slēgta sistēma. Tā kā tiek sadedzinātas augsti strukturētas ķīmiskas vielas, piemēram, rafinēts fosilais kurināmais, vairāk neto siltumenerģijas tiek zaudēts kosmosā tāpat kā saule izstaro lielāko daļu sava siltuma kosmosā. Šo siltumu nekad nevar atgūt.

Tāpēc tādiem materiāliem kā dimants ir zemāks standarta entropijas stāvoklis — 2.377 nekā grafītam — 5.74, lai gan abi sastāv no viena elementa, oglekļa. Dimanta ražošanai tika izmantots daudz vairāk dabiskās enerģijas un spiediena nekā grafīta ražošanai, nodrošinot tam augstāku iekšējās kārtības līmeni. Tāpēc, jo augstāka ir sistēmas vai materiāla kārtība, jo vairāk standarta entropijas tas ir veicinājis Visumu savā ražošanā.