الانتروبيا حول ماذا؟ نظرًا لأن لكل من علوم الفيزياء والكيمياء أهمية كبيرة داخل المجتمع ، فقد ابتكر العلماء من خلال كل مجال من المجالين العديد من الأشياء التي سهلت بدورها الحياة لنا أكثر من ذي قبل ، مثل اختراع الكهرباء ووسائل الاتصال والموصلات و العديد من الأجهزة الطبية التي ساهمت في إنقاذ حياة الكثير من الناس. إن مبدأ الانتروبيا له نفس الأهمية فيما يتعلق بالفيزياء والكيمياء والعديد من المجالات الأخرى.
الانتروبيا حول
الانتروبيا هو القصور الذاتي الحراري ، ويسمى في الإنجليزية Entrop ، والإنتروبيا هو ميل أي نظام مغلق للتحول التلقائي حتى الوصول إلى حالة توزيع متساوية في جميع الأجزاء ، مثل درجات الحرارة المتساوية ، والكثافة المتساوية ، والضغط المتساوي.
يعد الانتروبيا من بين المبادئ المهمة جدًا في الفيزياء والكيمياء ، بالإضافة إلى تطبيقه في العديد من المجالات الأخرى مثل الاقتصاد وعلم الفلك ، حيث تعد الإنتروبيا جزءًا مهمًا وكبيرًا من الديناميكا الحرارية ، ومبدأ أساسي في الكيمياء الفيزيائية.
النقاط الرئيسية حول الانتروبيا
هناك العديد من النقاط الرئيسية المتعلقة بالانتروبيا ، وهي كالتالي:
- الانتروبيا هي أداة محددة لقياس عشوائية وفوضى النظام.
- تعتمد قيمة الانتروبيا بشكل أساسي على كتلة النظام ، ويتم التعبير عنها بالرمز S.
- وحدة الكون هي جول / كلفن.
- تمتلك الانتروبيا خاصية القدرة على أن تكون إيجابية أو سلبية ، وفقًا للديناميكا الحرارية ، ولا سيما القانون الثاني.
أمثلة على الانتروبيا
هناك العديد من الأمثلة المختلفة للإنتروبيا ، من بينها ما يلي:
- عندما يذوب مكعب الثلج ، ترتفع الإنتروبيا ، ومن السهل تخيل مقدار الفوضى التي تزداد مع ذوبان المكعب داخل النظام. مكعب ثلج.
- انتقال السائل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، بنفس خطوات نظام تفكك مكعبات الثلج ، مع الزيادة المستمرة في الفوضى والعشوائية ، بسبب تبخر الماء ، زادت طاقة النظام.
أهمية الانتروبيا في حياتنا
بعد عدة نتائج ودراسات متعددة ، وجد أن الانتروبيا لها فوائد عديدة ، من بينها ما يلي:
- إن اتحاد الخلية الحية مع الخلايا الأخرى بطريقة منتظمة لتشكيل الأنسجة هو نظام إنتروبيا ، والسبب في أن الخلايا تتحد بهذه الطريقة هو من أجل صحة جيدة.
- ساعد هذا الاكتشاف في إنتاج الأنسجة والأعضاء الاصطناعية ، بناءً على أسس الديناميكا الحرارية.
- خلص العلماء إلى أن عملية تكوين العضو تتطلب تكوين عدة مجموعات من الأنسجة ، ومن أجل تكوين هذه الأنسجة يجب تكوين عدة خلايا متجاورة ، ولكي تلتقي هذه الخلايا من أجل أن تتماشى مع بعضها البعض ، تحدث عدة تفاعلات كيميائية حيوية.
مؤسس علم الانتروبيا
مؤسس علم الانتروبيا هو رودولف كلوز وكان كلوز فيزيائيًا من ألمانيا. درس في المدارس الألمانية حتى وصل إلى الجامعة. درس الفيزياء في الجامعة وتخصص فيها ، بالإضافة إلى دخوله مجال التعليم ، وعين أستاذاً للفيزياء في جامعة برلين ، في كلية الهندسة ، خاصة في أواخر القرن التاسع عشر.
قدم رودولف فرضية القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تأكيدًا لما يسمى بعلم الانتروبيا ، ونص هذا القانون على استحالة انتقال حرارة الجسم البارد إلى الجسم الساخن ، وأكد على وجود ما هو يسمى مبدأ الانتروبيا ، وهو ما يعني تبديد الطاقة المتاحة.
تمت ترقية رودولف إلى درجة الأستاذية في جامعة فورتسبورغ عام 1867 م في تخصص الفيزياء ، وأيضًا في جامعة بون في أواخر القرن الثامن عشر ، وتوفي رودولف في الرابع والعشرين من أغسطس عام 1888 م.
الانتروبيا في الديناميكا الحرارية
في الديناميكا الحرارية ، يصف العلماء تبادل الطاقة “تبادل الطاقة” بين الوسط المحيط والنظام ، وهناك طريقتان للتفاعل بين هذا الوسط والنظام ، إما التبادل الحراري “للطاقة” يحدث بينهما ، أو تبادل العمل ، وعندما يتم تبادل الحرارة ، يغير إنتروبيا النظام إنتروبيا الوسط المحيط ، وعندما يكون المجموع موجبًا ، يصل النظام إلى معظم حالاته الدقيقة ، وعند هذه النقطة يحدث التغيير الحتمي من تلقاء نفسه ، دون تدخل.
الانتروبيا والطاقة الداخلية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية
من بين أفضل المعادلات في الديناميكا الحرارية ، والكيمياء الفيزيائية ، وأيضًا فيما يتعلق بالانتروبيا بالطاقة الداخلية للنظام ما يلي:
- dU = T dS – p dV
يتم اعتبار التغيير هنا في الطاقة الداخلية نفسها dU ، وهذا هو ناتج ضرب الحرارة المطلقة T في تغير الانتروبيا dS ، بعد حذف الضغط الخارجي P ، إلى جانب حذف التغيير في الحجم dV ، والقانون الثاني لـ تنص الديناميكا الحرارية على أن الأنظمة المغلقة لا تقلل من الانتروبيا فيها ، بالإضافة إلى أن الانتروبيا لا تنقص في أي نظام ما لم يتم زيادة إنتروبيا نظام آخر.
الانتروبيا ، كما يقول الفيزيائي محمد صابر
مقياس الفوضى والعشوائية داخل أي نظام ، بالإضافة إلى كونه من أهم خصائص الديناميكا الحرارية ، نظرًا لتغير قيمته عن طريق تغيير كمية المواد الموجودة بداخله ، كما يعد الانتروبيا أحد المبادئ المهمة في في مجالات الفيزياء والكيمياء ، ويتم استخدامه في العديد من المجالات الأخرى ، لذا فإن الانتروبيا مهمة للغاية في الوقت الحالي.
في النهاية ، سنعرف ذلك الانتروبيا حول القصور الذاتي الحراري ، حيث يمثل ذوبان مكعب الثلج مستوى الانتروبيا ويزداد بسبب مقدار الفوضى التي تزداد مع ذوبان المكعب داخل النظام ، والسبب في ذلك هو أن مكعب الثلج هو مادة ملزمة. معًا من خلال نسيج يشبه البلور ، وعندما تذوب هذه الجزيئات تكتسب المزيد من الطاقة ، وهذا بدوره يساعدها على الابتعاد عن بعضها البعض ، ويزيد من مستوى الانتروبيا.