כאשר אנו מדברים על תרמודינמיקה, ה- אנטרופיה. האנטרופיה של מערכת היא סוג של מדד אנרגיה שאינו זמין במערכת תרמודינמית או סגורה הנחשבת לעיתים קרובות כמדד להפרעה במערכת. זהו מאפיין של מצב המערכת המשתנה ישירות עם כל שינוי, כל עוד הוא הפיך בחום המערכת או הפוך לטמפרטורת המערכת.
במאמר זה אנו נספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על אנטרופיה ואנו נותנים לכם כמה דוגמאות בחיי היומיום.
הגדרת אנטרופיה
אנו יודעים שזה מדד האנרגיה שאינו זמין במערכת תרמודינמית סגורה. אחת הדרכים להשתמש באנטרופיה היא למדוד את ההפרעה במערכת. זאת אומרת, תוהו ובוהו בתוך מערכת נובע מאנטרופיה. בדרך כלל, ככל שהטמפרטורה עולה או יורדת זה כאשר יש שינויים משמעותיים במולקולות ובאטומים המרכיבים מערכת.
אם אנו מגדירים אנטרופיה במונחים פשוטים יותר אנו יכולים לומר שהיא השפלה של חומר ואנרגיה ביקום למצב אולטימטיבי של אחידות אינרטית.
תכונות עיקריות
אנו הולכים לראות מהם המאפיינים העיקריים שהאנטרופיה כוללת. יש לו שלושה מאפיינים עיקריים. אחת מהן היא שהאנטרופיה של מערכת גוברת כאשר החום מסופק במערכת ללא קשר לטמפרטורה, גם כזו כתוצאה מכך. כלומר, בכל מערכת בה אנו מכניסים חום, האנטרופיה של המערכת גוברת.
כאשר אנו מכניסים חום למערכת אקולוגית, בין אם הטמפרטורה משתנה ובין אם לא, האנטרופיה פוחתת כאשר החום הזה נדחה. ב כל התהליכים שהם אדיאבטיים, ערך האנטרופיה נשאר קבוע לאורך זמן. כיצד למדוד אנטרופיה חייב להיעשות בזהירות רבה. וזה שכאשר נמדד, יש לקבל החלטות שרירותיות ולהימנע מחלקן. לדוגמא, יחידת הגרעיניות, שלוקחת את מה שמכונה שיעור האנטרופיה, אך כמה מגבלות אחרות אינן ניתנות להתגברות.
בואו נביא דוגמה כדי להבהיר זאת טוב יותר. אם עלינו לבחור כיצד לתאר אירועים מסוימים המתרחשים מאחר ואנטרופיה אינה משתנה, אנו יכולים לתאר את אותו אובייקט באותו אופן. זו מגבלה גדולה יותר מהמגבלה המקובלת, ובדרך כלל מכירים בכך שכדי למדוד אנטרופיה, יש לדעת את תחום הבעיה בה יש לטפל.
עם זאת, אנו יכולים להגדיר אנטרופיה כפונקציה פשוטה ביותר. זה כולל רק לוגריתם אחד ומספר הדברים שיש להם מאפיינים מסוימים שמעניינים אותם.
מאפייני אנטרופיה
אנו נתחיל לתאר מהם המאפיינים המשמעותיים ביותר של אנטרופיה בחוויה היומיומית שלנו. אפשר להציג את זה כמשהו שאין לו משקל ו שיכולים לזרום לכל דבר בעולם שלנו. זהו מאפיין שקשור לכמות החומר בגוף, המתייחס לאזור של מרחב וניתן להתייחס אליו בעצם כאל חומר. בדרך זו, ניתן לחלק אנטרופיה על שטח של חומר, להצטבר באופן הפוך או ישיר. ניתן גם לחלץ, לשחרר דחיסה או להעביר אותו לאובייקט אחר. בדרך זו, אנו יכולים לשייך את זה לאנרגיה שלנו.
אנו יודעים כי אנטרופיה משנה את מצבו של אובייקט באופן משמעותי. כאשר חומר נמוך בכמותו, הוא נתפס כקר. אם המיתוס החומרי מכיל יותר ויותר כמות של אנטרופיה הוא יכול להיתפס כנקרא אפילו חם. זו הסיבה שאנו יודעים שהוא ממלא תפקיד מהותי בכל ההיבטים התרמיים ויכול להיחשב כגורם לתופעות אלה. ללא מדד זה אין טמפרטורה או חום. בדרך כלל הוא נוטה להתפשט בכל גוף הומוגני והוא נהרס אוטומטית בצורה מהירה ואחידה פחות או יותר בכל הנפח.
בתהליך זה אנו יכולים לראות כי האנטרופיה זורמת מהגוף החם ביותר לגור הקר. ישנם חומרים שהם מוליכים טובים כמו כסף, נחושת, יהלום ואלומיניום ואחרים שהם מוליכים גרועים וגורמים לו לזרום לאט יותר כמו עץ, פלסטיק או אוויר. בעוד שבחיי היומיום אנו משתמשים במוליכים טובים להעברתם, אנו משתמשים במוליכים רעים כמבודדים.
כמות גדולה של אנטרופיה מיוצרת בסליל החימום של תחנת כוח. הם מתרחשים גם בלהבה של מבער שמן ועל משטחי החיכוך של מערכת בלמי דיסק. מקום נוסף בו נוצרת כמות גדולה נמצא בשריריו של אתלט הנמצא בתנועה רציפה. הדבר נכון גם במוח. כשאנחנו חושבים, הרבה אנטרופיה מיוצרת.
טמפרטורה וטבע
אנו למעשה יודעים כי הייצור מתרחש בכל סיטואציה בטבע. בכל מצב שיש בו שינוי יש אנטרופיה. המאפיין המפתיע ביותר שיש בו הוא שהוא מתרחש כמעט בכל התהליכים המתרחשים בחיים, בין אם בכמויות קטנות או גדולות. כרגע אין מנגנון ידוע לפיו, לאחר ייצור כמות האנטרופיה, לא ניתן להשמיד אותה. הכמות הכוללת הקיימת יכולה רק לגדול ולעולם לא להקטין.
כל תהליך שיוצר אנטרופיה אינו יכול להחזיר את האנרגיה הזו מכיוון שמדובר במערכת בלתי הפיכה. זה לא אומר שהגוף יכול לחזור למצבו ההתחלתי, אלא רק שכמות החום הזו עוזבת את גופך. הטענה שהיא עולה אך לא פוחתת זה הכלול בחוק השני של התרמודינמיקה. אם אין מקום להפקיד את האנטרופיה, לא ייתכן שהגוף יחזור למצבו ההתחלתי.
כפי שאתה יכול לראות, זו תכונה די קשה לתיאור אך שימושית מאוד בחיי היומיום. אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על נושא זה.