เอนโทรปี
เอนโทรปี | |
---|---|
สัญลักษณ์ทั่วไป | S |
หน่วยเอสไอ | จูล ต่อ เคลวิน (J⋅K−1) |
ในหน่วยฐานเอสไอ | kg⋅m2⋅s−2⋅K−1 |
เอนโทรปี (อังกฤษ: entropy) มาจากภาษากรีก
เอนโทรปีเป็นจำนวนซึ่งใช้อธิบายระบบอุณหพลศาสตร์ เมื่อมองในระดับโมเลกุล กระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติทำให้โมเลกุลมีการเรียงตัวที่ไม่เป็นระเบียบมากขึ้น สามารถแทนได้ด้วยค่าเอนโทรปีที่เพิ่มขึ้น ในการคำนวณ นิยมใช้สัญลักษณ์ S ซึ่งนิยามจากสมการดิฟเฟอเรนเซียล โดยที่ แทนพลังงานความร้อนที่ถูกดูดเข้าสู่ระบบที่ย้อนกลับได้ ส่วน T คือ อุณหภูมิสัมบูรณ์
หนึ่งในสมการสำคัญของโลกที่เกี่ยวข้องกับเอนโทรปีคือ สมการของลูทวิช บ็อลทซ์มัน
การเปลี่ยนแปลงในเอนโทรปี (
เมื่อ T เป็น อุณหภูมิสัมบูรณ์ ของระบบนำไปหาร ความร้อน ที่ถ่ายโอนเข้าสู่ระบบนั้นแบบย้อนกลับได้และเพิ่มขึ้นด้วยปริมาณ (
เอนโทรปีเป็น คุณสมบัติแบบกว้างขวาง (อังกฤษ: extensive property) มันมี มิติ ของ พลังงาน หารด้วย อุณหภูมิ จึงมีหน่วยเป็น จูล ต่อ เคลวิน (J K−1) ใน ระบบ SI (หรือ kg m2 s−2 K−1 ในแง่ของหน่วยพื้นฐาน) แต่เอนโทรปีของสารบริสุทธิ์มักจะเป็น คุณสมบัติแบบเข้มข้น (อังกฤษ: intensive property) - โดยเป็นได้ทั้งเอนโทรปีต่อหน่วย มวล (หน่วย SI: J K−1 kg−1) หรือเอนโทรปีต่อหน่วย ปริมาณของสาร (หน่วย SI: J K−1 mol−1)
ค่าเอนโทรปี สมบูรณ์ (S แทนที่
ในการแปลความหมายแบบจุลภาคที่ทันสมัยของเอนโทรปีในกลศาสตร์ทางสถิติ เอนโทรปีคือปริมาณของข้อมูลเพิ่มเติมที่จำเป็นในการระบุสภาวะทางกายภาพที่แน่นอนของระบบ จะได้เป็นข้อมูลจำเพาะทางอุณหพลศาสตร์ของมัน การเข้าใจบทบาทของเอนโทรปีด้านอุณหพลศาสตร์ในกระบวนการต่างๆต้องมีความเข้าใจในวิธีการและเหตุผลของข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงเมื่อระบบมีการวิวัฒนาการจากจุดเริ่มต้นของมันไปสู่สภาพขั้นสุดท้ายของมัน มันมักจะพูดได้ว่าเอนโทรปีคือการแสดงออกของความผิดปกติหรือ การสุ่ม ของระบบหนึ่ง หรือการที่เราขาดข้อมูลเกี่ยวกับมัน กฎข้อที่สองตอนนี้มักจะมองว่าเป็นแสดงออกของ สมมุติฐานด้านพื้นฐานของกลศาสตร์สถิติ ผ่านนิยามที่ทันสมัยของเอนโทรปี