Termodynamická entropia
Termodynamická entropia je mierou toho, ako je energia v systéme atómov alebo molekúl organizovaná alebo neorganizovaná. Meria sa v jouloch energie na jednotku kelvina. Entropia je dôležitou súčasťou tretieho termodynamického zákona.
Predstavte si, že skupina molekúl má desať jednotiek energie. Ak je energia v týchto molekulách dokonale usporiadaná, potom molekuly môžu vykonať desať jednotiek práce. Ak by sa však energia stala menej organizovanou (teda entropia by sa zvýšila), molekuly by mohli vykonať len šesť jednotiek práce, hoci by v sebe stále mali desať jednotiek energie.
Po dosiahnutí celkovej entropie už nie je možné vynaložiť žiadnu energiu. Dobrým príkladom je šálka horúceho čaju. Čaj má veľa energie v porovnaní s miestnosťou, v ktorej sa nachádza. Časom sa teplo v čaji rozšíri do miestnosti. Čaj sa stane chladnejším. Je to preto, lebo energia (teplo) v čaji sa presúva do okolia. Keď čaj vychladne, už sa nemôže šíriť žiadne teplo. Čaj dosiahol úplnú entropiu.
Existujú dva typy týchto "miestností": Otvorený systém a uzavretý systém. Otvorený systém znamená, že energia (napríklad teplo) môže voľne prúdiť do miestnosti a z nej. Uzavretý systém znamená, že miestnosť je uzavretá od vonkajšieho prostredia; žiadna energia nemôže prúdiť dovnútra ani von.
V prípade čaju bola miestnosť uzavretým systémom, do ktorého nemohla vstúpiť žiadna energia. Môžeme z nej však urobiť aj otvorený systém, ak do miestnosti umiestnime ohrievač. Ak zapneme ohrievač, môžeme teplo z neho použiť na ohriatie šálky čaju. Do miestnosti sa dostala nová energia. Entropia sa tak znížila. Teplo, ktoré prešlo z ohrievača do čaju, sa potom môže opäť presunúť do miestnosti, až kým sa nedosiahne celková entropia. Práve o tom je druhý zákon termodynamiky.
Reálnym príkladom otvoreného systému je Zem. Každý deň získava veľa energie zo Slnka. To umožňuje rast rastlín a udržiavanie vody v tekutom stave. Ak by sme Slnko odstránili, rastliny by odumreli a voda by zamrzla, pretože povrch našej planéty by bol príliš studený.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to termodynamická entropia?
Odpoveď: Termodynamická entropia je miera toho, ako je energia v systéme atómov alebo molekúl usporiadaná alebo neusporiadaná. Meria sa v jouloch energie na jednotku kelvina.
Otázka: Čo hovorí tretí zákon termodynamiky?
Odpoveď: Tretí zákon termodynamiky hovorí, že keď sa dosiahne celková entropia, už nie je možné vynaložiť žiadnu energiu.
Otázka: Aké dva typy "miestností" sa spomínajú v texte?
Odpoveď: V texte sa spomínajú dva typy "miestností": otvorený systém a uzavretý systém. Otvorený systém znamená, že energia (napríklad teplo) môže voľne prúdiť dovnútra a von, zatiaľ čo uzavretý systém znamená, že je uzavretý zvonku; žiadna energia nemôže prúdiť dovnútra ani von.
Otázka: Ako nová energia ovplyvňuje celkovú entropiu?
Odpoveď: Nová energia znižuje celkovú entropiu, pretože umožňuje väčšiu organizáciu v systéme. Ak napríklad umiestnime ohrievač do miestnosti so studeným čajom, môžeme teplo z neho využiť na ohriatie šálky čaju. Tým sa do miestnosti dostane nová energia, ktorá znižuje jej celkovú entropiu.
Otázka: Môžete uviesť príklad otvoreného systému?
Odpoveď: Reálnym príkladom otvoreného systému je Zem, pretože každý deň získava veľa energie zo Slnka, ktorá umožňuje rast rastlín a udržanie vody v tekutom stave.
Otázka: Ako ovplyvňuje dosiahnutie celkovej entropie šálku horúceho čaju?
Odpoveď: Keď sa dosiahne celková entropia v šálke horúceho čaju, už sa nebude môcť šíriť žiadne teplo, takže šálka vychladne, pretože všetko teplo sa presunie do okolia.
