حساب الإنتروبيا

الإنتروبيا (S) هي مقياس لاضطراب أو عشوائية النظام، وتُستخدم لتحديد اتجاه العمليات التلقائية وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. لحساب التغير في الإنتروبيا (dS) لعملية عكسية، نستخدم المعادلة: dS = q_rev / T، حيث q_rev هي الحرارة المتبادلة بشكل عكسي (بالجول أو الكيلوجول)، وT هي درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن). يجب أن تكون العملية عكسية تمامًا حتى تنطبق هذه العلاقة، ولكن في الحياة الواقعية تُقرب العمليات البطيئة إلى عكسية.

الخطوة الأولى: تحديد كمية الحرارة المتبادلة (q_rev) مع النظام. يجب أن تكون الحرارة مقاسة أو محسوبة لعملية عكسية. على سبيل المثال، في تحول طوري مثل الذوبان أو التبخر عند درجة حرارة ثابتة، تكون الحرارة الممتصة عكسيّة تقريبًا. أدخل قيمة q_rev بالوحدة المناسبة (جول أو كيلوجول) في الحقل المخصص.

الخطوة الثانية: إدخال درجة الحرارة المطلقة (T) بالكلفن التي تحدث عندها العملية. تذكر أن درجة الحرارة يجب أن تكون ثابتة أثناء التبادل الحراري العكسي. إذا كانت العملية عند درجة حرارة متغيرة، يجب التكامل على طول المسار. ولكن هنا نفترض ثبات T.

الخطوة الثالثة: الضغط على زر الحساب. ستقوم الحاسبة بقسمة q_rev على T للحصول على التغير في الإنتروبيا dS. الناتج بوحدات J/K (أو kJ/K إذا كان q بالكيلوجول). النتيجة تمثل التغير في الإنتروبيا للنظام خلال العملية العكسية.

الخطوة الرابعة: تفسير النتيجة. إذا كانت dS موجبة، فهذا يعني زيادة في الاضطراب (العشوائية) في النظام (مثل الذوبان أو التمدد). إذا كانت سالبة، فهذا يعني انخفاض في العشوائية (مثل التكثف أو التجميد). تذكر أن الإنتروبيا الكلية (نظام + محيط) تزداد دائمًا في العمليات التلقائية.