Entropy at ang Second Law
Second Law of Thermodynamics
Sinusukat ng entropy kung gaano karami o kaayos ang energy ng isang system. Kapag may heat na pumapasok sa isang bagay, tumataas ang entropy nito — at sinasabi ng second law na ang kabuuang entropy ng isolated system ay hindi kailanman bumababa, pareho lang o lumalaki. Kaya nga ang heat ay palaging dumadaloy mula sa mainit patungo sa malamig nang mag-isa, at kaya nga ang mga engine ay hindi kailanman magagawang gawing kapaki-pakinabang na work ang lahat ng heat nila.
Ang Formula
ΔS = Q / T
- ΔS — pagbabago ng entropy (J/K): magkano tataas ang entropy ng system
- Q — init (J): ang heat energy na pumapasok sa system
- T — temperatura (K): ang absolute na temperatura kung saan idinaragdag ang heat
Halimbawang Nalutas
Ang 600 joule ng heat ay pumapasok sa malaking tangke ng tubig na hawak sa tuloy-tuloy na 300 kelvin. Magklang tataas ang entropy ng tubig?
- Q = 600 J
- T = 300 K
- ΔS = Q / T
- ΔS = 600 J / 300 K
ΔS = 2 J/K
Subukin ang iyong sarili
Ang parehong 600 joule ng heat ay pumapasok ngayon sa mas malamig na tangke sa 200 kelvin. Ano ang pagbabago ng entropy?
- 1200 J/K
- Tamang sagot: 3 J/K
- 0.33 J/K
Tama! ΔS = 600 J ÷ 200 K = 3 J/K. Mas maraming entropy ang nakukuha ng mas malamig na bagay mula sa parehong heat.
Bakit ang heat ay dumadaloy mula sa mainit na tasa ng kape patungo sa mas malamig na hangin ng silid, at hindi kailanman kabaliktaran?
- Tamang sagot: Dahil dinadagdagan ng direksiyong iyon ang kabuuang entropy
- Dahil binabawasan ng direksiyong iyon ang kabuuang entropy
- Dahil parehong eksakto ang entropy sa dalawang direksyon
Eksakto — ang parehong heat ay nagbibigay ng mas malaking dagdag na entropy sa mas malamig na hangin kaysa sa entropy na inaalis nito mula sa mainit na kape, kaya tumataas ang kabuuang entropy.
Saan Mo Ito Makikita
Ang mainit na kape ay lumalamig hanggang sa temperatura ng silid at hindi kailanman kusang nag-iinit muli; ang nahulog na tasa ay nababasag at hindi kailanman muling nagkakabuo; ang yelo ay natutunaw sa iyong inumin at hindi kailanman nagyeyelo muli doon. Bawat isa sa mga pang-araw-araw na one-way na pangyayaring ito ay ang second law na nagpapakita ng mukha nito — bawat isa ay nangyayari sa paraang iyon dahil ang direksiyong iyon ang nagtataas ng kabuuang entropy.
Karaniwang Mga Pagkakamali
Ang pagtrato sa entropy bilang malabong kasingkahulugan ng kaguluhan ay nagtatago ng tunay na arithmetic: ang pagbabago ay heat na hinati sa temperatura, ΔS = Q / T, kaya ang 600 J na dumadaloy papasok sa tangkeng 300 K ay nagtataas ng entropy nang 2 J/K. Pagkatapos, ang kontraintuwitibong kalahati: ang parehong 600 J sa mas malamig na tangkeng 200 K ay nagbibigay ng 3 J/K — ang mas malamig na bagay ay nakakakuha ng MAS malaking entropy mula sa parehong heat, at iyon mismo ang dahilan kung bakit ang heat ay dumadaloy mula sa mainit patungo sa malamig at hindi kailanman pabalik. Ang batas ay namamahala sa kabuuang entropy ng mga isolated system; ang refrigerator ay pinalalamig ang loob nito lamang sa pamamagitan ng pagtaas ng entropy sa ibang lugar.
Paano Ito Konektado
Ang second law ang 'hindi kailanman' sa likod ng dalawang naunang 'hindi kailanman' ng module na ito: ang heat na dumadaloy lamang mula sa mainit patungo sa malamig (ang panimulang katotohanan ng calorimetry) at ang walang engine na nakaaabot sa buong conversion (ang Carnot limit) ay parehong bookkeeping ng entropy. Isinasara nito ang unit ng thermodynamics bilang tanging fundamental law ng physics na may built-in na direksyon ng panahon — ang kabuuang entropy ng uniberso ay patuloy na umaakyat, nang hindi na maibabalik.