Entropi

Entropinin sıcaklıkla değişimi, sıcaklığın artması durumunda entropinin de artması şeklinde gerçekleşir. Bunun nedeni, sıcaklık yükseldiğinde moleküler hareketin artması ve bu durumun moleküler düzeyde rastgeleliği ve dolayısıyla entropiyi artırmasıdır.

Entropi değişimi, bir sistemin düzensizlik veya rastgelelik miktarının değişimini ifade eder. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistemde entropi ya sabit kalır ya da artar.

Entropinin değişimi, bir sistemin başlangıç ve son entropi değerleri arasındaki fark olarak hesaplanır. Matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir: ΔS = Sf - Si. Burada: - ΔS: Entropi değişimi; - Sf: Son entropi değeri; - Si: Başlangıç entropi değeri. Ayrıca, entropinin değişimi, sistemdeki mikro durum sayısının artmasıyla da orantılıdır.

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.

Bilimde kusursuzluk mümkün değildir, çünkü entropi artışı nedeniyle sonsuz verimlilik ve mükemmellik imkansızdır. Ancak, bilimde kusursuzluğa yakın sonuçlar elde etmek mümkündür. Bunun için: - Kapalı çevrim sistemler kullanılarak yan ürünlerin değerlendirilmesi ve verimliliğin artırılması sağlanabilir. - Sürekli bakım ve onarım ile ürünlerin kendi kendine yetebilmesi ve tutarlı sonuçlar üretmesi sağlanabilir. Ayrıca, bilimsel yöntem sayesinde hatalar düzeltilebilir ve bilgiler güncellenebilir, bu da bilimin kendini sürekli olarak geliştirmesini sağlar.

Entropiyi artıran faktörler şunlardır: 1. Isı Transferi: Sıcak bir nesnenin soğuk bir nesneye ısı transferi, entropinin artmasına neden olur. 2. Sürtünme: Mekanik sistemlerde sürtünme, enerjinin ısı olarak dağılmasına ve entropinin artmasına yol açar. 3. Karıştırma: İki maddenin karıştırılması, düzensizliği artırarak entropiyi yükseltir. 4. Kimyasal Reaksiyonlar: Kimyasal reaksiyonlar genellikle moleküler düzenlemelerin rastgeleliğini artırarak entropiyi artırır. 5. Hâl Değişimleri: Katıdan sıvıya veya sıvıdan gaza geçiş gibi hâl değişimleri, düzensizliği artırarak entropiyi yükseltir.

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.

Termodinamiğin 3. ve 4. yasaları şu şekildedir: 3. Yasa: Mutlak sıfır (0 °K = -273.15 °C) sıcaklıkta entropi (içsel düzensizlik) maksimum düzeydedir. 4. Yasa (Sıfırıncı Yasa): Eğer A ve B cisimleri üçüncü bir C cismi ile ayrı ayrı termal dengede ise, o zaman A ve B cisimleri birbirleri ile termal dengededir.

Termodinamiğin İkinci Yasası iki farklı şekilde gösterilebilir: 1. Entropi Değişimi: Bu yasaya göre, evrende kendiliğinden gerçekleşen bütün süreçler evrenin entropisinde bir artışa yol açar (ΔS ≥ 0). 2. Carnot Çevrimi: İzole bir sistemdeki entropi seviyesinin ya sabit kalacağını ya da artacağını, yani enerjinin tamamen (%100 oranında) mekanik enerjiye dönüştürülemeyeceğini belirtir.

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(s) tepkimesinin 298 K'da standart entropi değişimi −88.7 J/K.mol'dur.

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.