Termodynamisk entropi
Termodynamisk entropi är ett mått på hur organiserad eller oorganiserad energi som finns i ett system av atomer eller molekyler. Den mäts i joule energi per enhet kelvin. Entropin är en viktig del av termodynamikens tredje lag.
Föreställ dig att en grupp molekyler har tio energienheter. Om energin i dessa molekyler är perfekt organiserad kan molekylerna utföra tio enheter arbete. Men om energin blir mindre organiserad (entropin ökar alltså) kan molekylerna kanske bara utföra sex arbetsenheter, trots att de fortfarande har tio energienheter i sig.
När den totala entropin är uppnådd finns det ingen mer energi att spendera. Ett bra exempel på detta är en kopp varmt te. Teet har mycket energi jämfört med rummet där det står. Med tiden kommer värmen i teet att sprida sig till rummet. Teet kommer att bli kallare. Detta beror på att energin (värmen) i teet rör sig till omgivningen. När teet har blivit kallt finns det ingen mer värme som kan spridas. Teet har uppnått total entropi.
Det finns två typer av dessa "rum": Det finns två typer av rum: ett öppet system och ett slutet system. Ett öppet system innebär att energi (t.ex. värme) fritt kan flöda in och ut ur rummet. Ett slutet system innebär att rummet är stängt från utsidan och att ingen energi kan strömma in eller ut.
När det gäller teet var rummet ett slutet system, ingen energi kunde komma in i det. Men vi kan också göra det till ett öppet system genom att placera en värmare i rummet. Om vi sätter på värmaren kan vi använda värmen från den för att värma upp koppen te. Ny energi har förts in i rummet. Entropin har alltså minskat. Den värme som gick från värmaren till teet kan sedan röra sig in i rummet igen tills den totala entropin har uppnåtts. Detta är vad termodynamikens andra lag handlar om.
Ett verkligt exempel på ett öppet system är jorden. Den får mycket energi från solen varje dag. Detta gör att växter kan växa och att vatten kan förbli flytande. Om vi tog bort solen skulle växterna dö och vattnet frysa eftersom planetens yta skulle bli för kall.
Frågor och svar
F: Vad är termodynamisk entropi?
S: Termodynamisk entropi är ett mått på hur organiserad eller oorganiserad energi som finns i ett system av atomer eller molekyler. Den mäts i joule energi per enhet kelvin.
F: Vad anges i termodynamikens tredje lag?
S: Termodynamikens tredje lag säger att när den totala entropin är uppnådd finns det ingen mer energi att spendera.
F: Vilka är de två typer av "rum" som nämns i texten?
S: De två typer av "rum" som nämns i texten är ett öppet system och ett slutet system. Ett öppet system innebär att energi (t.ex. värme) fritt kan flöda in och ut, medan ett slutet system innebär att det är stängt från utsidan; ingen energi kan gå in eller ut.
Fråga: Hur påverkar ny energi den totala entropin?
S: Ny energi minskar den totala entropin eftersom den möjliggör mer organisation inom systemet. Om vi till exempel placerar en värmare i ett rum med kallt te kan vi använda värmen från den för att värma upp koppen med te. Detta tillför ny energi till rummet, vilket minskar dess totala entropi.
F: Kan du ge ett exempel på ett öppet system?
S: Ett verkligt exempel på ett öppet system är jorden, eftersom den får mycket energi från solen varje dag, vilket gör att växter kan växa och vatten kan förbli flytande.
F: Hur påverkar den totala entropin som uppnås en kopp varmt te?
S: När den totala entropin har uppnåtts för en kopp varmt te finns det ingen mer värme som kan spridas, så den blir kall eftersom all värme flyttas till omgivningen.
