يقل الانتروبي عند إضافة حرارة إلى الجسم

كلا، لا يقل الانتروبي عند إضافة حرارة إلى الجسم، بل يزيد. والسبب هو زيادة الفوضى بعد اضافة الحرارة، فعند اضافة حرارة الى جسم صلب من اجل تسخينه وتحويله من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة أو الحالة الغازية، فإن هذا يؤدي لتقليل نسبة الترتيب الموجودة في جزيئات المواد الصلبة، وزيادة الفوضى، وزيادة الحركة. وتتناسب نسبة الانتروبي الموجودة في جسم ما بشكل طردي مع زيادة الفوضى. لذلك تزيد الانتروبي عند إضافة حرارة إلى الجسم بدلًا من أن تنقص.

الانتروبي هو عبارة عن الاعتلاج او القصور الحراري، وهي تعني الخلل في النظام. كلما زادت الانتروبي، قلت قدرة الجسم على أداء الاعمال، والاستفادة من هذه الطاقة. أما قيمة الانتروبي فهي تنقص في نظام ما عند زيادة قيمة الانتروبي في نظام آخر.

بالرغم من أن اشكال الطاقة يتم غالبًا الاستفادة منها، لكن هذا لا يعني أنه بإمكاننا الاستفادة من جميع الطاقة المتاحة. نتيجة لذلك، لا يتم تحويل الطاقة جميعها الى عمل، ويتم ضياع بعض من هذه الطاقة على شكل ضياع حروري.

وفقًا للقانون الثاني من الديناميكا الحرارية، فإن الانتروبي الكلية للنظام المغلق لا تتناقص. لكن ضمن النظام، يمكن أن تنخفض انتروبي نظام ما على حساب ارتفاع الانتروبي في نظام اخر.

لزيادة الانتروبي تطبيقات عديدة يمكن الاستفادة منها فمثل في احتراق الوقود في مكائن السيارات. ومن الامثلة على الانتروبي التي نشاهدها بشكل يومي في حياتنا أيضًا هي ذوبان الجليد.

عندما يذوب الجليد، يزيد الانتروبي الموجود فيه، وذلك لأن الخلل في النظام يزيد عندما يذوب الجليد ويتحول من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة. والجليد بشكل عام يتألف من جزيئات ماء ترتبط مع بعضها البعض في شبكة بلورية. عندما يذوب الجليد، تكتسب الجزيئات طاقة اكبر، وتبتعد عن بعضها البعض، وتتحول حالة المادة من سائل الى غاز، وتطلق بخار، وبالتالي تزيد طاقة النظام. زيادة طاقة النظام وزيادة الفوضى فيه له دور في زيادة الانتروبي. [1] [2] [3] [4]

متى يزيد الانتروبي

يزيد الانتروبي مع زيادة درجة الحرارة، وذلك لأن قابلية أي مادة لامتصاص الحرارة تزيد مع زيادة درجات الحرارة.

هذا يعني أنه اذا كان لدينا مادة صلبة وتم تسخينها من درجة الصفر المطلق الى درجة معينة (تكون اقل من درجة الانصهار)، فإن قيمة الانتروبي سوف تزداد. والسبب يعود ايضًا لزيادة الفوضى في الجزيئات المرتبطة مع بعضها البعض.

هذه الحالات يزيد فيها الانتروبي

يزيد الانتروبي عندما تتحول الجزيئات الصلبة الى سائلة أو عند تحول الجسيمات السائلة الى جسيمات غازية
يزداد الانتروبي عندما يزيد عدد مولات النواتج الغازية أكثر من المواد المتفاعلة

في بعض الأحيان، تكون حالات زيادة الانتروبي غير متوقعة، وعكس ما يتخيله الشخص بناءً على ما تعلمه من قواعد حول الانتروبي، مثل:

البيضة المسلوقة تحوي كمية انتروبي أكبر من البيضة غير المسلوقة. يعود السبب وراء ذلك إلى تمسخ البنية الثانوية للبروتين الألبوميني، ويتحول من الهيكل الحلزوني الدقيق المنظم إلى شكل ملفوف عشوائي، والعشوائية تزيد الانتروبي.
تمديد شريط مطاطي يؤدي إلى تخفيض الانتروبي على عكس ما توقعناه، لأن التمديد يؤدي الى ترتيب الجزيئات بشكل أكثر تنظيمًا، وهذا يعني نقص العشوائية. نقص العشوائية في النظام يترافق بشكل دائم مع انخفاض مستويات الانتروبي

الانتروبي هو قياس

يعد الانتروبي قياس الخلل في النظام، تم توضيح هذه الفكرة من قبل عالم الماني في خمسينات القرن التاسع عشر، وهو العالم رودلف كلاوسيوس. افكار الانتروبي الاساسية هي

الانتروبي يستعمل من اجل قياس مستوى الخلل في النظام
قيمة الانتروبي تعتمد على كتلة النظام، ويتم التعبير عنها من خلال الحرف S
يمكن أن يكون للانتروبي قيمة ايجابية او سلبية. وفقًا للقانون الثاني من الديناميكا الحرارية، يمكن أن تنخفض قيمة الانتروبي فقط في حال زيادة الانتروبي لنظام آخر

يتعلق الانتروبي بتغيرات حالة المادة، فهو:

يتحدد الانتروبي بنظام حالة المادة. أي أن المواد الصلبة تكون جزئياتها ضمن نظام مرتب للغاية وترتبط مع بعضها البعض مع أقل قدر من الفوضى. وبما أن الانتروبي يتعلق بالفوضى والخلل في النظام، فإنه يكون أقل ما يمكن في الجسيمات الصلبة، وبالتالي يكاد يصل الانتروبي في الجسيمات الصلبة الى الصفر
انصهار المواد الصلبة وتحولها الى مواد سائلة يقلل من قوى التجاذب بين الجزيئات والترابط فيما بينها والترتيب السابق بين جزيئاتها، ويجعل حركتها اكثر عشوائية، وبالتالي تتحول من حالة النظام الى حالة الفوضى، وهذا يعني زيادة في الانتروبي الموجود فيها.
عند تحول المواد السائلة الى مواد غازية، يزيد الانتروبي أيضًا، وذلك لأن حركة الجزيئات في الغازات تكون حرة للغاية، ويكون الانتظام أقل ما يمكن في الجسيمات الغازية، وبالتالي هذا يعني زيادة العشوائية، وزيادة الانتروبي.

من هذه المعلومات والدراسات تم وضع القانون الثالث في الديناميكا الحرارية الذي ينص على أن انتروبي المواد الصلبة جميعها التي تكون نقية ومتبلورة يساوي الصفر عند درجة حرارة الصفر المطلقة. أما انتروبي السوائل والمحاليل فهي لا تساوي الصفر عند درجة حرارة الصفر المطلقة.

خصائص الانتروبي

الانتروبي له وظائف حرارية ديناميكية
له وظيفة ثابتة، وهو يعتمد على حالة المادة وليس على الطريق الذي تتبعه
يتم التعبير عنه من خلال S، أو يتم تمثيله بواسطة S °
وحدة الانتروبي هي J/Kmol أو kg⋅m2⋅s−2⋅K−1
النظام ذو الترتيب الفائق يكون لديه انتروبي منخفضة، لأن الانتروبي تترافق مع زيادة الفوضى.
تعطى علاقة الانتروبي من خلال الحرارة اللازمة لإتمام التحول مقسومة على الحرارة المطلقة التي حدث عندها التحول
انتروبي الكون متزايدة باستمرار
التغيير الكلي في الانتروبي يكون إيجابي بشكل دائم، وإنتروبي النظام بالإضافة الى انتروبي المحيط لها قيمة أعلى من قيمة الصفر
الاستفادة من الطاقة الحرارية في العمل غير ممكن دون ضياع جزء معين من الطاقة على شكل ترفع حروري.

يشاهد خلل النظام بصورة رئيسية في النظام المعزول، حيث يزيد الانتروبي. عندما تحدث التفاعلات الكيميائية، وتتحول النتوائج إلى مواد متفاعلة أكثر، يزيد الانتروبي. والنظام ذو الدرجات الحرارية الأعلى يكون فيه مستوى العشوائية أكبر من النظام ذو درجات الحرارة الأخفض. ولاحظوا من ذلك أن الانتروبي يزيد مع انخفاض الانتظام. [2] [3] [4]