Entropia to miara stopnia nieuporządkowania układu i rozproszenia energii. Wraz z upływem czasu energia w układzie naturalnie przechodzi w mniej użyteczne formy, co prowadzi do wzrostu entropii zgodnie z drugą zasadą termodynamiki.
Zależność między entropią a energią
Termodynamika a entropia: entropia i energia są ze sobą ściśle powiązane w kontekście termodynamiki. Entropia (S) jest miarą rozproszenia energii w układzie. Gdy energia jest równomiernie rozprowadzona, entropia rośnie.
I zasada termodynamiki mówi, że energia w układzie jest zachowana (nie może być stworzona ani zniszczona, tylko przekształcana).
II zasada termodynamiki stwierdza, że entropia izolowanego układu zawsze wzrasta lub pozostaje stała – nigdy nie maleje. Oznacza to, że energia ma naturalną tendencję do przechodzenia w mniej użyteczne formy (np. ciepło).
Energia cieplna a entropia: jeśli podgrzejemy ciało, jego cząsteczki zaczynają się szybciej poruszać, zwiększając nieuporządkowanie, a więc entropię. Gdy lód topnieje, pochłania energię z otoczenia, co zwiększa entropię. Gdy gaz się rozpręża w próżni, jego entropia rośnie, bo cząsteczki rozpraszają się po większej objętości.
Entropia i rozpad energii w kosmosie: w skali Wszechświata energia stale przechodzi w formy o wyższej entropii – to prowadzi do koncepcji śmierci cieplnej Wszechświata, gdzie cała energia zostanie rozproszona w postaci ciepła o jednakowej temperaturze, a procesy fizyczne ustaną.
Przykłady entropii w codziennym życiu
Entropia jest obecna wszędzie wokół nas, nawet jeśli nie zawsze ją dostrzegamy. Oto kilka przykładów z codziennego życia, które pokazują, jak działa:
Bałagan w przestrzeni – brak regularnego sprzątania sprawia, że przestrzeń z czasem staje się coraz bardziej chaotyczna – dokumenty, książki i przedmioty same się nie układają. To przykład naturalnego wzrostu entropii. Aby zmniejszyć entropię, należy włożyć energię (czyli posprzątać).
Starzenie się i rozkład organizmów – ciała ulegają procesom degradacji – komórki tracą zdolność do naprawy, materia organiczna rozpada się po śmierci, a organizm przechodzi w stan o wyższej entropii.
Gorąca kawa stygnie – pozostawienie gorącej kawy na stole sprawia, że jej temperatura stopniowo wyrównuje się z otoczeniem. Energia cieplna rozprasza się, a układ przechodzi w stan o większej entropii, ponieważ różnica temperatur zanika.
Rozprzestrzenianie się zapachów – po rozpyleniu perfum, cząsteczki zapachu szybko rozprzestrzeniają się po całym pomieszczeniu. Początkowo są skoncentrowane w jednym miejscu, ale z czasem entropia rośnie i zapach równomiernie rozchodzi się w powietrzu.
Spalanie paliwa – pojazd zużywa paliwo, przekształcając jego uporządkowaną energię chemiczną w ciepło, ruch i spaliny. Część energii zostaje zużyta na napęd, ale większość rozprasza się w postaci ciepła, co zwiększa entropię.
Entropia to powszechny proces – bez stałego dopływu energii wszystko stopniowo dąży do większego nieuporządkowania.