انتروپی

آنتروپی
{entropy} [شیمی، فیزیک] [شیمی، فیزیک] 1. معیاری برای نمایش تصادفی بودن یا بی نظمی هر دستگاه بسته [شیمی] 2. ویژگی یک سامانۀ ترمودینامیکی که تغییرات دیفرانسیلی آن از تقسیم تغییرات مقدار گرمای انتقال یافته به سامانه در فرایندی برگشت پذیر بر دما به دست می آید [شی...

آنتروپی. در مکانیک آماری، آنتروپی ( به فرانسوی: Entropie ) ( با نماد S ) مفهومی علمی و همچنین یک خاصیت فیزیکی قابل اندازه گیری است که در عادی ترین حالت با حالت اختلال، تصادفیدگی و عدم قطعیت مرتبط است. به عبارتی، آنتروپی یک سامانه ی فیزیکی، کمترین تعداد ذراتی که برای تعریف صحیح حالت دقیق سامانه نیاز است، می باشد. آنتروپی نمایندهٔ تصادفی بودن مولکول ها است و در واقع ویژگی های یک سامانه را تعریف می کند.
البته این واژه در رشته های گوناگون علمی، معانی متفاوت پیدا کرده است.
برای درک دقیق تر آنتروپی، فیزیک دان ها تعاریف متفاوتی از این مفهوم ارائه داده اند.
• آنتروپی یک شیء مقدار اختلالی است که حاوی آن است.
• آنتروپی یا بی نظمی ( آشفتگی ) یا عدم قطعیت یک سیستم را بیان می کند.
• از دیدگاه انرژی آزاد انتروپی با گرمایی که برای انجام کار در دسترس نیست، ارتباط دارد.
• انتروپی اندازهٔ بی نظمی سامانه ( سیستم ) یا ماده ای است که در حال بررسی است.
• انتروپی معیاری از اشتباهات تصادفی است که در هنگام انتقال یک سیگنال به وجود می آید؛ بنابراین می تواند معیاری از بازده ی سیستم ارسال پیام باشد.
• آنتروپی بردار زمان است یعنی یک شاخص اساسی برای تشخیص گذشت زمان است. هر جا مقدار آنتروپی افزایش داشته باشد، نشان می دهد که پیکان زمان به سمت آینده است.
• انتروپی معیاری از تعداد حالت های داخلی است که یک سیستم می تواند داشته باشد، بدون آنکه برای یک ناظر خارجی که فقط کمیت های ماکروسکوپیک ( مثلاً جرم، سرعت، بار و… ) آن را مشاهده می کند، متفاوت به نظر برسد.
• به تعریف دانشنامهٔ بریتانیکا، آنتروپی اندازه یک انرژی گرمایی سامانه بر حسب دمای واحد است که برای انجام کار مفید در دسترس نیست از آنجایی که کار از حرکت مولکولی اجباری به دست می آید، مقدار آنتروپی نیز یک اندازهٔ اختلال مولکوری یا تصادفیدگی یک سامانه است.
• در شیمی میزان انرژی آزاد با برابر است با g=∆h - ∆s واکنش تنها در زمانی انجام می شود که منفی باشد برای مثال در سوختن گلوکوز یک گلوکوز با شش ملکول اکسیژن ترکیب شده و دوازده مولکول را به وجود می آورد لذا تعداد مولکول ها افزایش یافته است و انتروپی نیز افزایش یافته است لذا واکنش به خودی خود انجام می گردد. ( در صورت حضور آنزیم یا تأمین انرژی فعال سازی )
انتروپی ( S ) کمیتی ترمودینامیکی است که اندازه ای برای درجهٔ بی نظمی در هر سیستم است. هر چه درجهٔ بی نظمی بالاتر باشد، آنتروپی بیشتر است؛ بنابراین برای یک مادهٔ معین در حالت تعادل درونی کامل در هر حالت: انتروپی جامد < انتروپی مایع < انتروپی گاز

آنتروپی. آنْتروپی (entropy)
در ترمودینامیک۱، پارامتر نشان دهندۀ حالت بی نظمی دستگاه در سطح اتمی، یونی یا مولکولی. هرچه بی نظمی دستگاه بیشتر باشد، آنتروپی آن نیز زیادتر است. از این رو، مولکول های بی نظم بخار آب، که با سرعت زیاد درحال حرکت اند، نسبت به مولکول های منظم تر آب مایع آنتروپی بیشتری دارند و آنتروپی مولکول های آب مایع هم بیشتر از مولکول های یخ بلورین جامد است. در هر دستگاه بستۀ تحول پذیر، آنتروپی معیار مقدار انرژی ای است که به کار مفید تبدیل نمی شود. در صفر مطلق۲ (۲۷۳.۱۵- درجۀ سانتی گراد)، که بنابه فرض همۀ حرکت های مولکولی در آن متوقف می شوند و نظم دستگاه به کمال می رسد، آنتروپی برابر صفر می شود.

💡 از آنجایی که کار از انبساط گاز فشار بالا استخراج می شود، انبساط توسط یک فرایند ایزنتروپیک (یعنی یک فرایند انتروپی ثابت) تقریب زده می‌شود و گاز خروجی کم فشار از توربین در دمای بسیار پایین، منفی ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد یا کمتر، بسته به فشار عملیاتی و خواص گاز بیرون می‌آید. در این فرایند، مایع‌سازی جزئی گاز انبساط یافته کاربرد زیادی ندارد.

💡 همه سیستم‌ها دارای خصوصیت افزایش یکنواخت انتروپی با انرژی نیستند. در برخی موارد، هنگامیکه انرژی سیستم افزایش می‌یابد تعداد ریزحالت‌ها یا پیکربندی‌ها برای بازه مشخصی از انرژی‌ها کاهش می‌یابد.

💡 توزیع گسسته یکنواخت در بسیاری از تقریب‌ها و مشاهدات ظاهر می‌شوند. مشاهده این توزیع (به‌طور شهودی) نشان دهنده نبود تفاوت مؤثر بین پیشامدها است. با استفاده از اصل حداکثر انتروپی می‌توان اثبات کرد وقتی چیزی جز مقادیر قابل مشاهده (فضای نمونه) نمی‌دانیم، باید احتمال تمام آن‌ها را برابر در نظر بگیریم.

💡 طبق قانون سوم ترمودینامیک، هر سامانه در دمای صفر مطلق در حالت پایهٔ خود قرار دارد. در نتیجه انتروپی آن با چندگانگی حالت پایه تعیین می‌شود. بسیاری از سامانه‌ها، مانند شبکه بلوری ایده‌آل، حالت پایهٔ واحدی دارند و در نتیجه انتروپی آنها در دمای صفر مطلق صفر است. بسیاری از مواد مانند مواد بلوری ایده‌آل دارای حالت آیه منحصربه فرد هستند.

💡 از دیدگاه ترمودینامیکی تغییرات انرژی آزاد گیبس واکنش در تعادل شیمیایی صفر است. کاهش سطح انرژی و افزایش انتروپی «بی‌نظمی» آن را در دو جهت رفت «مستقیم» و برگشت «معکوس» به‌طور هم‌زمان پیش می‌برند.

💡 از دیدگاه ترمودینامیکی تغییرات انرژی آزاد گیبس واکنش در تعادل شیمیایی صفر است. کاهش سطح انرژی و افزایش انتروپی (بی‌نظمی) آن را در دو جهت رفت (مستقیم) و برگشت (معکوس) به‌طور همزمان پیش می‌برند.