Termodinamik entropi
Termodinamik entropi, atom veya moleküllerden oluşan bir sistemde enerjinin ne kadar organize veya dağınık olduğunun bir ölçüsüdür. Birim kelvin başına joule enerji cinsinden ölçülür. Entropi, termodinamiğin üçüncü yasasının önemli bir parçasıdır.
Bir grup molekülün on birim enerjiye sahip olduğunu düşünün. Eğer bu moleküllerdeki enerji mükemmel bir şekilde organize edilmişse, moleküller on birim iş yapabilir. Ancak, enerji daha az organize olursa (yani entropi artarsa), moleküller hala on birim enerjiye sahip olsalar bile sadece altı birim iş yapabilirler.
Toplam entropiye ulaşıldığında, harcanacak daha fazla enerji kalmaz. Bir fincan sıcak çay buna iyi bir örnektir. Çay, içinde bulunduğu odaya kıyasla çok fazla enerjiye sahiptir. Zamanla çayın içindeki ısı odaya yayılacaktır. Çay daha soğuk hale gelecektir. Bunun nedeni çaydaki enerjinin (ısının) çevreye yayılmasıdır. Çay soğuduğunda, yayılabilecek daha fazla ısı kalmaz. Çay toplam entropiye ulaşmıştır.
Bu "odaların" iki türü bulunmaktadır: Açık sistem ve kapalı sistem. Açık sistem, enerjinin (ısı gibi) odanın içine ve dışına serbestçe akabileceği anlamına gelir. Kapalı sistem, odanın dışarıya kapalı olduğu anlamına gelir; hiçbir enerji içeri veya dışarı giremez.
Çay söz konusu olduğunda, oda kapalı bir sistemdi; içine hiçbir enerji giremezdi. Ancak odaya bir ısıtıcı yerleştirerek onu açık bir sistem haline de getirebiliriz. Isıtıcıyı açarsak, ondan gelen ısıyı bir fincan çayı yeniden ısıtmak için kullanabiliriz. Odaya yeni bir enerji girmiştir. Böylece entropi azalmıştır. Isıtıcıdan çaya giden ısı daha sonra toplam entropiye ulaşılana kadar tekrar odaya girebilir. Termodinamiğin ikinci yasası bununla ilgilidir.
Açık bir sistemin gerçek hayattaki örneği Dünya'dır. Her gün Güneş'ten çok fazla enerji alır. Bu da bitkilerin büyümesini ve suyun sıvı halde kalmasını sağlar. Eğer Güneş'i ortadan kaldırırsak, bitkiler ölür ve su donar çünkü gezegenimizin yüzeyi çok soğuk olur.
Sorular ve Yanıtlar
S: Termodinamik entropi nedir?
C: Termodinamik entropi, bir atom veya molekül sisteminde enerjinin ne kadar düzenli veya düzensiz olduğunun bir ölçüsüdür. Birim kelvin başına joule enerji cinsinden ölçülür.
S: Termodinamiğin üçüncü yasası neyi ifade eder?
C: Termodinamiğin üçüncü yasası, toplam entropiye ulaşıldığında, harcanacak daha fazla enerji olmadığını belirtir.
S: Metinde bahsedilen iki tür "oda" nedir?
C: Metinde bahsedilen iki tür "oda" açık sistem ve kapalı sistemdir. Açık sistem, enerjinin (ısı gibi) serbestçe içeri ve dışarı akabileceği anlamına gelirken, kapalı sistem dışarıya kapalı olduğu anlamına gelir; hiçbir enerji içeri veya dışarı giremez.
S: Yeni enerji toplam entropiyi nasıl etkiler?
C: Yeni enerji toplam entropiyi azaltır çünkü sistem içinde daha fazla organizasyona izin verir. Örneğin, soğuk çay bulunan bir odaya bir ısıtıcı yerleştirirsek, ısıtıcıdan gelen ısıyı bir fincan çayı yeniden ısıtmak için kullanabiliriz. Bu da odaya yeni enerji getirerek toplam entropiyi azaltır.
S: Açık bir sisteme örnek verebilir misiniz?
C: Açık bir sistemin gerçek hayattaki örneği Dünya'dır, çünkü her gün Güneş'ten çok fazla enerji alır ve bu da bitkilerin büyümesini ve suyun sıvı kalmasını sağlar.
S: Toplam entropiye ulaşılması bir fincan sıcak çayı nasıl etkiler?
C: Bir fincan sıcak çay için toplam entropiye ulaşıldığında, yayılabilecek daha fazla ısı kalmayacaktır, bu nedenle tüm ısısı çevreye taşındığından soğuk olacaktır.
