ఎన్ట్రోపీ & రెండో నియమం

ఉష్ణగతికశాస్త్ర రెండో నియమం

ఎన్ట్రోపీ అనేది ఒక వ్యవస్థ శక్తి ఎంత వ్యాపించి, అస్తవ్యస్తంగా ఉందో కొలుస్తుంది. ఉష్ణం ఒక వస్తువు లోపలికి ప్రవహించినప్పుడల్లా దాని ఎన్ట్రోపీ పెరుగుతుంది — రెండో నియమం ప్రకారం ఒంటరి వ్యవస్థ మొత్తం ఎన్ట్రోపీ ఎప్పుడూ తగ్గదు, అలాగే ఉండడమో పెరగడమో మాత్రమే. అందుకే ఉష్ణం తనంతట అదే ఎప్పుడూ వేడి నుండి చల్లనిదానికే ప్రవహిస్తుంది, యంత్రాలు తమ ఉష్ణమంతా ఉపయోగకర పనిగా ఎప్పుడూ మార్చలేవు.

సూత్రం

ΔS = Q / T

• ΔS — ఎన్ట్రోపీ మార్పు (J/K): వ్యవస్థ ఎన్ట్రోపీ ఎంత పెరుగుతుంది
• Q — ఉష్ణం (J): వ్యవస్థ లోపలికి ప్రవహించే ఉష్ణ శక్తి
• T — ఉష్ణోగ్రత (K): ఉష్ణం కలిపబడే నిరపేక్ష ఉష్ణోగ్రత

సాల్వ్ చేసిన ఉదాహరణ

600 జౌల్స్ ఉష్ణం స్థిరంగా 300 కెల్విన్ల వద్ద ఉంచిన పెద్ద నీటి తొట్టెలోకి ప్రవహించింది. నీటి ఎన్ట్రోపీ ఎంత పెరుగుతుంది?

• Q = 600 J
• T = 300 K

1. ΔS = Q / T
2. ΔS = 600 J / 300 K

ΔS = 2 J/K

మీను మీరు పరీక్షించుకోండి

ఇక్కడ ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది

వేడి కాఫీ గది ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబడుతుంది, ఎప్పుడూ తనంతట అదే తిరిగి వేడెక్కదు; పడిన మగ్గు పగిలిపోతుంది, ఎప్పుడూ తిరిగి కూర్చబడదు; మీ పానీయంలో మంచు కరుగుతుంది, అక్కడే తిరిగి గడ్డకట్టదు. ఈ ఒకే దిశ రోజువారీ ఘటనలన్నీ రెండో నియమం ముఖం చూపడమే — ప్రతిదీ ఆ దిశలో జరుగుతుంది, ఎందుకంటే ఆ దిశ మొత్తం ఎన్ట్రోపీని పెంచుతుంది.

సాధారణ తప్పులు

ఎన్ట్రోపీని అస్తవ్యస్తతకు అస్పష్టమైన పర్యాయపదంగా భావించడం అసలు అంకగణితాన్ని దాచేస్తుంది: మార్పు అంటే ఉష్ణం భాగింపు ఉష్ణోగ్రత, ΔS = Q / T, కాబట్టి 300 K తొట్టెలోకి 600 J ప్రవహిస్తే ఎన్ట్రోపీ 2 J/K పెరుగుతుంది. అప్పుడు అంతర్విరోధాభాస సగం: అదే 600 J చల్లని 200 K తొట్టెలోకి పోతే 3 J/K — అదే ఉష్ణానికి చల్లని వస్తువు ఎక్కువ ఎన్ట్రోపీ పొందుతుంది, అందుకే ఉష్ణం వేడి నుండి చల్లనిదానికే ప్రవహిస్తుంది, ఎప్పుడూ వెనక్కు కాదు. ఈ నియమం ఒంటరి వ్యవస్థల మొత్తం ఎన్ట్రోపీని పరిపాలిస్తుంది; రెఫ్రిజిరేటర్ తన లోపలి భాగాన్ని చల్లబరచడం అనేది వేరే చోట ఎన్ట్రోపీ పెంచడం ద్వారానే.

ఇది ఎలా అనుసంధానమవుతుంది

రెండో నియమమే ఈ మాడ్యూల్‌లోని రెండు ముందస్తు 'ఎప్పుడూ కాదు'ల వెనుక ఉన్నది: ఉష్ణం వేడి నుండి చల్లనిదానికే ప్రవహించడం (కెలోరిమెట్రీ మొదటి వాస్తవం), ఏ యంత్రమూ పూర్తి మార్పిడిని చేరకపోవడం (కార్నో హద్దు) — రెండూ ఎన్ట్రోపీ లెక్కలే. ఇది ఉష్ణగతికశాస్త్ర యూనిట్‌ను ముగిస్తుంది — కాలపు అంతర్లీన దిశ పునర్నిర్మించబడిన భౌతికశాస్త్రపు ఏకైక మౌలిక నియమంగా — విశ్వపు మొత్తం ఎన్ట్రోపీ తిరిగి చేయలేని విధంగా ఎగబాకుతూనే ఉంటుంది.

ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ ప్రయత్నించండి

• సమతాప వ్యాకోచం — ఎన్ట్రోపీ మార్పు
• వ్యతిరేక్య కార్నో చక్రం — ఎన్ట్రోపీ

సంబంధిత భావనలు

• ఆదర్శ వాయు నియమం
• ఉష్ణం & కెలోరిమెట్రీ
• ఉష్ణ యంత్రాలు & కార్నో సామర్థ్యం