Энтропия – это мера беспорядка какой-то системы. Ее значение изменяется в зависимости от количества присутствующего вещества. В уравнениях энтропия обычно обозначается буквой S.
Высокоупорядоченная система имеет низкую энтропию.
Уравнение и расчет энтропии
Существует несколько способов вычисления энтропии. Но два наиболее распространенных уравнения относятся к обратимым термодинамическим и изотермическим процессам (с постоянной температурой).
Энтропия и второй закон термодинамики
Второй закон термодинамики гласит, что общая количество энтропии замкнутой системы не может уменьшаться. Однако внутри системы уровень энтропии одной системы может уменьшиться за счет повышения энтропии другой системы.
Энтропия и тепловая смерть Вселенной
Некоторые ученые предсказывают, что уровень энтропии Вселенной возрастет до такой степени, что создаст систему, неспособную к полезной работе. И останется только тепловая энергия. Вселенная, по их словам, умрет от тепловой смерти.
Однако другие ученые оспаривают теорию тепловой смерти. Они утверждают, что Вселенная как система движется все дальше и дальше от энтропии. Даже если энтропия внутри ее некоторых внутренних областей увеличивается.
Другие считают Вселенную частью еще большей системы. Третьи говорят, что возможные состояния не имеют равной вероятности. Поэтому обычные уравнения для вычисления энтропии не имеют никакого значения.
Пример энтропии
Кусочек тающего льда увеличивает энтропию. Поскольку тает. Это весьма наглядный пример увеличения беспорядка системы. Лед состоит из молекул воды, связанных друг с другом в кристаллической решетке. По мере таяния льда молекулы приобретают все больше энергии. Они расползаются все дальше и дальше и теряют структуру, образуя жидкость. Точно так же изменение фазы от жидкости к газу или от воды к пару увеличивает беспорядок системы.
С другой стороны, энтропия может уменьшиться. Это происходит когда пар превращается в воду, или вода превращается в лед. Второй закон термодинамики при этом не нарушается. Потому что все это происходит не в замкнутой системе. Хотя энтропия отдельной системы может уменьшиться, для окружающей среды она при этом возрастает.
Энтропия и время
Энтропию часто называют стрелой времени. Потому что материя в изолированных системах имеет тенденцию переходить от порядка к беспорядку.