Зміна ентропії

Ентропія є поняттям, яке було введено в термодинаміки. За допомогою даної величини визначається міра розсіювання енергії. Будь-яка система відчуває протиборство, яке виникає між теплом і силовим полем. Збільшення температури призводить до зниження ступеня впорядкованості. Для визначення міри безладдя і введена величина, яка називається ентропією. Вона характеризує ступінь обміну потоками енергії як в замкнутих, так і у відкритих системах.

Зміна ентропії при ізольованих схемах відбувається в бік збільшення разом із зростанням тепла. Максимального свого значення ця міра безладу досягає в стані, що характеризується термодинамічних рівновагою, яке є найбільш хаотичним.

Якщо система є відкритою і при цьому нерівновагої, то зміна ентропії відбувається в бік зниження. Величина даної міри в цьому варіанті характеризується формулою. Для її отримання виробляється підсумовування двох величин:
- потоку ентропії, що відбувається за рахунок обміну тепла і речовин із зовнішнім средой-
- величини зміни показника хаотичного руху усередині системи.

Зміна ентропії відбувається в будь-якому середовищі, де протікають біологічні, хімічні і фізичні процеси. Це явище реалізується з певною швидкістю. Зміна ентропії може бути величиною позитивною - в такому випадку відбувається приплив даного показника в систему із зовнішнього середовища. Можливі випадки, коли величина, яка вказує на зміну ентропії, визначена зі знаком "мінус". Таке числове значення вказує на відтік ентропії. Система може перебувати в стаціонарному стані. У такому випадку кількість виробленої ентропії компенсується відтоком даного показника. Прикладом такої ситуації може служити стан живого організму. Воно нерівноважної, але в той же час стаціонарно. Будь-який організм качає ентропію, що володіє негативним значенням, з навколишнього його середовища. Виділення міри безладдя з нього може навіть перевищувати величину надходження.

Виробництво ентропії відбувається в будь-яких складних системах. У процесі еволюції між ними здійснюється обмін інформацією. Наприклад, коли випаровується вода, губляться відомості про просторове розташування її молекул. Відбувається процес зростання ентропії. Якщо рідина замерзає, то знижується невизначеність розташування молекул. В даному випадку ентропія знижується. Охолодження рідини викликає зниження її внутрішньої енергії. Однак коли температура досягне певного значення, незважаючи на відвід від води тепла, температура речовини залишається незмінною. Це означає, що починається перехід до кристалізації. Зміна ентропії при ізотермічному процесі даного виду супроводжується зниженням показника міри хаотичності системи.

Практичним методом, що дозволяє виміряти температуру і теплоту плавлення речовини, є проведення робіт, результат яких - побудова діаграми затвердіння. Іншими словами, на основі отриманих в результаті дослідження даних можна накреслити криву, яка вкаже на залежність температури речовини від часу. При цьому зовнішні умови повинні бути незмінними. Визначити зміну ентропії можливе шляхом обробки даних графічного зображення результатів досвіду. На таких кривих завжди присутній ділянку, на якій лінія має горизонтальний проміжок. Температура, відповідна даному відрізку, є температурою затвердіння.

Зміна будь-якої речовини, що супроводжується переходом з твердого тіла в рідину при температурі навколишнього його середовища, рівної температури плавлення, і навпаки, відносять до фазового зміни першого роду. При цьому змінюється щільність системи, її внутрішня енергія і ентропія.