Entropi

Termodinamiğin ikinci yasası, mutlak sıfırda (0 Kelvin) entropinin sıfır olmasını şu şekilde açıklar: Mutlak sıfırda, sistemin tüm parçacıkları en düşük enerji durumuna (taban durumu) düşer. Herhangi bir sistemin sahip olabileceği minimum durum sayısı bir olduğuna göre, maddenin sıcaklığı mutlak sıfıra indiğinde olası durum sayısı (entropi) minimuma ulaşır. Bu nedenle, mutlak sıfırda entropi sıfır kabul edilir.

"Entropi: Dünyaya Yeni Bir Bakış" kitabı, termodinamiğin ikinci yasası olan Entropi Yasası'nı temel alarak, mevcut enerji miktarının evrende azaldığını ve düzensizliğin arttığını savunur. Eser, yeni bir dünya görüşünün gerekliliğini vurgular ve bu yeni bakış açısının ekonomistler, siyasetçiler ve dünyanın vaktinin tükendiğine ikna olmamış herkes için önemli olduğunu belirtir. Kitapta ayrıca, eğitim, tarım, sağlık gibi alanlarda da Entropi Yasası'nın etkileri ele alınır.

"Denbóra tiempo", bir kısa film olup, hapishane ortamında geçen ve zaman kavramıyla ilgili bir paradoksu anlatan bir hikayeye sahiptir. Özeti: Mahkum, varlığının tek mirası olan zamana karşı mücadele eder çünkü hayatının cezaevinde değil, dışarıda olduğunu düşünür. Oyuncular: Gotzon Sanchez, Matxalen de Pedro, Lili de Quadra, Peru Garro. Yönetmen ve Yapımcılar: Lander Garro ve Eider Rodriguez. Görüntü Yönetmeni: Juantxo Sardon. Müzik: Iban Urizar. Film, 2012 yılında İspanya'da çekilmiştir.

Zamanın akışının tek yönlü olmasının nedeni, termodinamiğin ikinci yasasında yer alan entropi kavramıyla açıklanır. Entropi: Bir sistemdeki düzensizliğin ölçüsüdür. Tek yönlü akış: Zaman, entropinin arttığı yöne doğru akar; yani düzensizlik artar. Örneğin, sıcak bir bardak suyun zamanla soğuması, entropinin artmasıyla bağlantılıdır. Ayrıca, evrenin Büyük Patlama'dan sonra sürekli genişlemesi ve kullanılabilir enerjinin ısıya dönüşmesi de entropinin artmasına neden olur. Fizik yasaları, zamanda ileri ve geri hareketi matematiksel olarak eşit şekilde tanımlar. Bazı bilim insanları, zamanın farklı yönlerde aktığı "paralel evrenler" olabileceğini öne sürmektedir.

İzantropik, termodinamikte "sabit entropili" anlamına gelir. Bir sürecin izantropik olarak adlandırılabilmesi için adyabatik olması ve aynı zamanda tersinir olması gerekir.

Entropinin artması her zaman kötü olarak değerlendirilmez. Termodinamiğin ikinci yasasına göre. Evrenin ısı ölümü teorisine göre, entropinin artması evrenin sonunun "ısı ölümü" ile geleceğini açıklar; bu, tüm enerjinin homojen olarak dağıldığı ve fiziksel olayların durduğu bir durumu ifade eder. Günlük hayatta ise, örneğin, motorda pistonların genleşmesi ve motorun yatak sarması, entropinin arttığını gösterir. Bu, sistemin daha düzensiz bir hale geldiğini ifade eder. Ancak, entropinin artması her durumda olumlu bir sonuç doğurmayabilir. Örneğin, baskı altında tutulan bir sistemin entropisinin artması, sistemin daha zor kontrol edilebilir hale gelmesine yol açabilir.

Termodinamiğin ikinci yasası, entropi ile şu şekilde ilişkilidir: İzole sistemlerde: Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistemin entropisi azalamaz. Enerji akışı: Enerji, dışarıdan bir etki olmaksızın, her zaman yüksek enerjiden düşük enerjiye doğru akar. Evrende entropi artışı: Evren, izole bir sistem olarak kabul edildiğinde, evrenin entropisinin her an arttığı sonucuna varılır. Entropi, bir sistemdeki düzensizlik veya olası durum sayısının bir ölçüsüdür.

Termodinamiğin ikinci yasası, yalıtılmış bir sistemdeki entropinin her zaman arttığını belirtir. İkinci yasanın diğer ifadeleri: Bir ısı kaynağından ısı çekip buna eşit miktarda iş yapan ve başka hiçbir sonucu olmayan bir döngü elde etmek imkânsızdır. Soğuk bir cisimden sıcak bir cisme ısı akışı dışında bir etkisi olmayan bir işlem elde etmek imkânsızdır. Termodinamiğin ikinci yasası, aynı zamanda Artan Entropi Yasası olarak da bilinir.

Termodinamik entropi, aşağıdaki yöntemlerle hesaplanabilir: Termodinamiğin ikinci yasası. Boltzmann denklemi. Termodinamiğin üçüncü yasasına göre, mutlak sıcaklık sıfıra yaklaşırken kimyasal tepkimelerdeki entropi değişimi sıfıra yaklaşır. Termodinamik hesaplamalar karmaşık olabileceğinden, doğru sonuçlar elde etmek için uzman bir kişiye veya güvenilir kaynaklara danışılması önerilir.

Entropinin sıcaklıkla değişimi, aşağıdaki formüllerle hesaplanabilir: İzotermal genleşme: ΔS = ∫ dqrev/T = ∫ -dW/T = Cp.dT/T. Sistemin sıcaklığının artırılması: ΔS = ∫ Δqrev/T = ∫ Cp dT/T. Burada: ΔS, entropi değişimini; dqrev, tersinir ısı transferini; T, sıcaklığı; Cp, sabit basınçtaki özgül ısıyı temsil eder. Ayrıca, Termodinamiğin II. Kanunu gereği, bir sistemin ve çevresinin toplam entropisi, istemli olaylarda artar.

Entropiyi anlamak için okunabilecek bazı kitaplar: "Entropi: Dünyaya Yeni Bir Bakış", Jeremy Rifkin. "İlk Üç Dakika", Steven Weinberg. "Rastlantı ve Kaos", David Ruelle. Ayrıca, Siddhartha Mukherjee'nin "Entropy And Its Physical Meaning" ve J. C. Maxwell'in "Theory Of Heat" gibi kitapları da entropi konusunda bilgi edinmek için faydalı olabilir.

Entropinin değişimi, ΔS, aşağıdaki formülle hesaplanır: ΔS = Sf - Si. Burada; ΔS, entropideki değişimi, Sf, son durumdaki entropiyi, Si, başlangıçtaki entropiyi ifade eder. Ayrıca, bir süreçteki entropi değişimi, aşağıdaki formüllerle de hesaplanabilir: İzotermal genleşme: ΔS = nR ln(V2/V1). Sabit basınçta sistem ısıtıldığında: ΔS = ∫ (dqtersinir/T). Evrendeki toplam entropi değişimi ise, sistemin ve ortamın entropi değişimlerinin toplamına eşittir: ΔStoplam = ΔSsistem + ΔSortam.

Entropi değişimi, bir sistemin başlangıç ve son durumlarındaki entropi değerleri arasındaki farktır ve ΔS = Sf - Si formülüyle hesaplanır. ΔS > 0 ise, entropi artmıştır; bu durum, rastgelelikte artış anlamına gelir. ΔS < 0 ise, entropi azalmıştır; bu, daha düzenli bir yapıya geçişi ifade eder. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistemin entropisi kendiliğinden meydana gelen bir süreçte artar.

ΔS > 0, bir sistemdeki entropinin arttığını ifade eder. Bu durum, genellikle şu olaylarla ilişkilidir: Erime ve buharlaşma. Çözünme. Gazın sıvıya dönüşmesi. Evrendeki toplam entropinin artması, bir olayın kendiliğinden oluşup oluşamayacağının göstergesidir.

Nernst Isı Teoremi, termodinamiğin üçüncü yasasının geliştirilmesinde kullanılan bir ilkedir. Teorem, sıcaklık sıfıra yaklaştıkça entropinin de sıfıra yöneldiğini ifade eder. Nernst Isı Teoremi, malzemelerin düşük sıcaklıklardaki davranışını anlamak için önemlidir ve süperiletkenlik gibi fenomenlerin açıklanmasına yardımcı olur.

Entropiyi artıran faktörler: Isı geçişi: Bir sistemdeki ısı artışı, entropiyi artırır. Kütle akışı: Kütle akışı, enerji ve entropinin taşınmasına neden olur. Tersinmezlikler: Sürtünme, hızlı genişleme veya sıkıştırma gibi tersinmez olaylar entropiyi artırır. Moleküler düzensizlik: Bir maddenin erime veya buharlaşma gibi durumlarda moleküler düzensizliği artar, bu da entropiyi artırır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistem içinde kendiliğinden gerçekleşen hiçbir olay entropiyi azaltamaz.

Entropinin azalmaması, termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistemde kendiliğinden gerçekleşen hiçbir olayın o sistemin entropisini azaltamayacağı anlamına gelir. Bu, enerjinin daha düzenli bir formdan daha az düzenli bir forma geçme eğiliminde olduğu ve düzensizliğin zamanla arttığı sürecini ifade eder.

2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(s) tepkimesinin 298 K'da standart entropi değişimi yaklaşık -88,7 J/k.mol'dur. Bu hesaplama, aşağıdaki adımları içerir: 1. Standart entropilerin hesaplanması: - S℃H₂(g) = 130,57 J/mol.K - S℃O₂(g) = 205,0 J/mol.K - S℃H₂O(s) = 188,7 J/mol.K. 2. Entropi değişiminin (ΔS) formülle hesaplanması: ΔS = ΣS℃ ürünler - ΣS℃ reaktanlar. 3. Değerlerin yerine konulması: - ΔS = 2 × 188,7 - (2 × 130,57 + 205) = -88,7 J/k.mol. Bu değer, reaksiyonun entropide bir azalmaya neden olduğunu gösterir; çünkü gaz halindeki 3 mol reaktandan, katı halde 2 mol ürün oluşmaktadır.

Termodinamiğin ikinci yasası, entropiyi bir sistemdeki düzensizliğin ve rastgeleliğin ölçüsü olarak tanımlar. Bu yasaya göre, enerjinin tamamı faydalı işe çevrilemez; bir kısmı sistemin içsel bütünlüğünü korumak için kullanılır ve entropiye dönüşür.

Entropi ve enerji farklı kavramlardır, ancak birbirleriyle ilişkilidirler. Enerji, bir sistemin iş yapma yetisi olarak tanımlanır. Kapalı bir sistemde, enerji korunurken (yani sabit kalırken) entropi değişebilir.