Termodünaamiline entroopia
Termodünaamiline entroopia on mõõt, mis näitab, kui organiseeritud või organiseerimata energia on aatomite või molekulide süsteemis. Seda mõõdetakse energia džaulides kelviniühiku kohta. Entroopia on oluline osa termodünaamika kolmandast seadusest.
Kujutage ette, et molekulide rühmal on kümme energiaühikut. Kui energia on neis molekulides täiuslikult organiseeritud, siis suudavad molekulid teha kümme ühikut tööd. Kui aga energia muutub vähem organiseeritud (seega entroopia suureneb), siis võivad molekulid teha vaid kuus ühikut tööd, kuigi neil on endiselt kümme ühikut energiat.
Kui kogu entroopia on saavutatud, ei ole enam energiat, mida kulutada. Hea näide selle kohta on tass kuuma teed. Teel on palju energiat võrreldes ruumiga, kus tee on. Aja jooksul levib tee soojus ruumi. Tee muutub külmemaks. See on tingitud sellest, et tee energia (soojus) liigub ümbritsevasse ruumi. Kui tee on muutunud külmaks, ei ole enam võimalik soojust levitada. Tee on saavutanud täieliku entroopia.
Neid "ruume" on kahte tüüpi: Avatud süsteem ja suletud süsteem. Avatud süsteem tähendab, et energia (näiteks soojus) võib vabalt ruumi sisse ja sealt välja voolata. Suletud süsteem tähendab, et ruum on väljastpoolt suletud; energia ei saa ei sisse ega välja minna.
Tee puhul oli ruum suletud süsteem, sinna ei saanud siseneda energiat. Kuid me võime selle muuta ka avatud süsteemiks, kui paigutame ruumi küttekeha. Kui me lülitame küttekeha sisse, saame kasutada selle soojust, et soojendada tassitäit teed. Ruumi on toodud uus energia. Seega on entroopia vähenenud. Soojendajast teesse läinud soojus võib seejärel uuesti tuppa liikuda, kuni kogu entroopia on saavutatud. See ongi termodünaamika teine seadus.
Tegelik näide avatud süsteemi kohta on Maa. See saab iga päev Päikeselt palju energiat. See võimaldab taimedel kasvada ja veel püsida vedelana. Kui me võtaksime Päikese ära, sureksid taimed ja vesi jäätuks, sest meie planeedi pind oleks liiga külm.
Küsimused ja vastused
K: Mis on termodünaamiline entroopia?
V: Termodünaamiline entroopia on mõõt, mis näitab, kui organiseeritud või organiseerimata on energia aatomite või molekulide süsteemis. Seda mõõdetakse energia džaulides kelviniühiku kohta.
K: Mida sätestab termodünaamika kolmas seadus?
V: Termodünaamika kolmas seadus sätestab, et kui kogu entroopia on saavutatud, ei ole enam võimalik energiat kulutada.
K: Millised on tekstis mainitud kahte tüüpi "ruumid"?
V: Tekstis mainitud kahte tüüpi "ruumid" on avatud süsteem ja suletud süsteem. Avatud süsteem tähendab, et energia (nagu soojus) saab vabalt sisse ja välja voolata, samas kui suletud süsteem tähendab, et see on väliselt suletud; energia ei saa ei sisse ega välja minna.
K: Kuidas mõjutab uus energia kogu entroopiat?
V: Uus energia vähendab kogu entroopiat, sest see võimaldab süsteemis rohkem organiseeruda. Näiteks kui me asetame küttekeha ruumi, kus on külm tee, siis saame kasutada selle soojust, et tassitäis teed uuesti soojendada. See toob ruumi uut energiat, mis vähendab selle kogu entroopiat.
K: Kas te oskate tuua näite avatud süsteemi kohta?
V: Tegelik näide avatud süsteemi kohta on Maa, sest see saab iga päev Päikeselt palju energiat, mis võimaldab taimedel kasvada ja veel püsida vedelana.
K: Kuidas mõjutab kogu entroopia saavutamine tassitäit kuuma teed?
V: Kui tass kuuma teed on saavutanud täieliku entroopia, ei ole enam võimalik soojust levitada, nii et see muutub külmaks, kuna kogu soojus liigub ümbritsevasse piirkonda.
