47,332
עריכות
שינויים
קפיצה לניווט
קפיצה לחיפוש
שורה 35:
שורה 35: − + + + + + + + + + +
←פיזור אנרגיה
===פיזור אנרגיה===
===פיזור אנרגיה===
ניתן לתאר את מושג האנטרופיה באופן איכותי על ידי פיזור של [[אנרגיה]] בטמפרטורה מסויימת. ביטויים דומים נמצאים בשימוש מאז תחילת הנושא של תרמודינמיקה קלאסית, ועם הפיתוח של תרמודינמיקה סטטיסטית ומכאניקת הקווונטים, שינויי אנטרופיה תוארו במונחים של ערבוב ופיזור של סך האנרגיה של כל מרכיב של מערכת על פני רמות אנרגיה פרטיקולריות קוונטיות שלו. יש המחזיקים בגישה זו כי גישת סדר\אי סדר כלפי אנטרופיה יכולה לגרום להטעיה. [http://jchemed.chem.wisc.edu/HS/Journal/Issues/2002/Feb/abs187.html]
ניתן לתאר את מושג האנטרופיה באופן איכותי על ידי פיזור של [[אנרגיה]] בטמפרטורה מסויימת. ביטויים דומים נמצאים בשימוש מאז תחילת הנושא של תרמודינמיקה קלאסית, ועם הפיתוח של תרמודינמיקה סטטיסטית ומכאניקת הקווונטים, שינויי אנטרופיה תוארו במונחים של ערבוב ופיזור של סך האנרגיה של כל מרכיב של מערכת על פני רמות אנרגיה פרטיקולריות קוונטיות שלו.
לפי תומכי גישה זו, חוסר הבהירות לגבי פרוש המושגים "אי-סדר" ו"כאוס", שבדרך כלל פרושם ההפך משיווי-משקל תורמים לבלבול הנרחב ופוגמים בהבנת המושג של אנטרופיה בקרב רוב הסטודנטים. [[http://www.rsc.org/pdf/uchemed/papers/2002/p2_carson.pdf Undergraduate students' understandings of entropy and Gibbs Free energy]]. כפי שמראה החוק השני של התרמו דינמיקה, ב[[מערכת מבודדת]] חלקים פנימיים הנמצאים בטמפרטורות שונות, יעברו לכיוון מצב של טמפרטורה אחידה ולכן יצרו שיווי-משקל. גישה חינוכית שפותחה בשנים האחרונות מנסה להמנע ממונחים לא ברורים ומתארת את פיזור האנרגיה כ - dispersal דבר שגורם לאובדן של הפרשי הטמפרטורה הדרושים לביצוע של עבודה, למרות שכמות האנרגיה נשארת קבוע (בהתאם ל[[החוק הראשון של התרמודינמיקה|חוק הראשון של התרמודינמיקה]]. [http://jchemed.chem.wisc.edu/HS/Journal/Issues/2002/Feb/abs187.html] הכימאי הפיזיקלי Peter Atkins לדוגמה, שכתב בעבר על פיזור שמוביל למצב לא מסודר, כותב כעת "שינויים ספונטניים תמיד מלווים בפיזור של אנרגיה" ומבטל את המונח "אי-סדר". .<ref name=atkins/>Atkins Peter, '''The Second Law''', Scientific American Library, 1984</ref>
===הדגמה על ידי קרח נמס===
הדגמה זו היא דוגמה קלאסית שבה האנטרופיה גדולה ב"יקום" קטן, מערכת תרמודינמית שמורכבת מ"סביבה" (חדר חם) ומערכת (כוס שבתוכה מים קרים וקרח). ביקום זה, כמות מסויימת של אנרגיה δQ תעבור ותתפזר מהסביבה של החדר החם יותר (ב-298 K או 25 °C) אל המערכת הקרה יותר של קרח ומים שנמצאת בטמפרטורה קבועה T ובדוגמה זו- 273 K או 0 °C (טמפרטורת ההפשרה של קרח). האנטרופיה של המערת תשתנה בכמות dS = δQ/T או δQ/273 K. (כמות החום δQ בתהליך זה היא כמות החום הדרושה למים לעבור ממצב מוצק לנוחז, והיא נקראת אנטלפיית ההתכה, כלומר ΔH להתכת קרח). האנטרופיה של הסביבה תשתנה בכמות dS = −δQ/298 K. כך שבדוגמה זו, האנטרופיה של המערכת עולה, בעוד שהאנטרופיה של הסביבה יורדת.
חשוב להבחין כי הירידה באנטרופיה של הסביבה (החדר), קטנה יותר מאשר העליה באנטרופיה של המערכת (הכוס והמים) - 298> 273 ולכן כאשר מחלקים בהם הגודל המוחלט של הירידה באנטרופיה קטן מהגודל המוחלט של העליה באנטרופיה - כדי לדעת בכמה השתנתה האנטרופיה הכוללת ב"יקום" הזה נחבר את שני שינויי האנטרופיה (של המערכת ושל הסביבה) - נקבל שסך השינוי האנטרופי הוא חיובי - דבר שתמיד מתקיים עקב אירועים ספונטניים במערכת תרמודינמית מבודדת (בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה).
הטמפרטורה של המים והקרח עולה ומתקרבת לטמפרטורה של החדר, והחדר מתקרר במעט, ניתן לחשב את הסכום של δQ/T על פני פני טווח מתמשך. ה"יקום" הזה - שהוא כביכול מערכת תרמודנימית מבודדת חווה עליה באנטרופיה. באופן ספונטני האנרגיה הפכה להיות מפוזרת יותר ב"יקום" זה - ובסופו של דבר אין הפרשי טמפרטורה בין תת-המערכת של הכוס, תוכן הכוס ושאר החדר. במצב זה שום דבר לא יכול להתרחש: למרות שיש אנרגיה וחום בתוך החדר, אין אפשרות לבצע בו "עבודה" "מועילה" היות ואין יותר מעברי חום בתוכו. אם לא תהיה התערבות חיצונית (שתגרום לכך שהמערכת כבר לא תהיה מערכת מבודדת), החדר ישאר באותו מצב לנצח. אם מיישמים את אותה חשיבה לגבי הייקום כולו, מגיעים למסקנה דומה: בנקודה כלשהיא בעתיד הרחוק, היקום כולו יהיה אחיד, איסומטי , שבו לא תהיה אנרגיה זמינה לעבודה. מצב זה ידוע בשם "[[מות החום של הייקום]]"
===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה===
===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה===