Što je standardna entropija?

Standardna entropija, općenito, mjera je količine toplinske energije u zatvorenom sustavu koja nije dostupna za rad, a obično se smatra količinom poremećaja koji sustav sadrži. Definicija standardne entropije ima neznatno različita značenja ovisno o području znanosti na koje se primjenjuje. U kemiji se standardna molarna entropija definira kao entropija 1 mola ili gram molekule tvari pri standardnom atmosferskom tlaku od 14.7 lbs/inč2 (101.3 kPa) i danoj temperaturi.

Pretpostavlja se da fizički sustavi u prirodi prolaze kroz standardnu ​​promjenu entropije. To podrazumijeva povećanje razine standardne entropije kako vrijeme prolazi, s konačnim rezultatom da će svemir jednog dana naići na maksimalnu entropiju. Poznato kao toplinska smrt, to je stanje u kojem je sva energija jednako raspoređena po prostoru i na istoj temperaturi, što ga čini više nesposobnim za obavljanje bilo kakvog rada.

Simbol koji se koristi za predstavljanje standardne entropije je S° i izražava se u jedinicama rada ili energije poznatim kao džuli, po molu temperature kelvina, tako da bi izražavanje standardne molarne entropije bilo Sm°/J mol-1 K-1. To je raščlanjeno na broj bez jedinice u standardnoj entropijskoj tablici. Najtrajnije tvari imaju najnižu intrinzičnu entropiju, gdje dijamant na standardnoj temperaturi od 77° Fahrenheita (25° Celzijusa ili 298 Kelvina) ima najnižu poznatu entropiju od 2.377, s tekućom vodom jednu od 69.9 i helijem od 126.

Zakoni termodinamike kažu da se energija ne stvara niti uništava. Stoga je izračunavanje standardne entropije metoda određivanja kretanja energije između tvari i sustava, pri čemu neto energija cijelog svemira, koji se smatra zatvorenim sustavom, uvijek ostaje konstantna. Često se statistička mehanika koristi za izračunavanje prijenosa energije u kemiji i fizici, jer može modelirati kretanje molekula u različitim energetskim stanjima.

Iako se kaže da se entropija povećava u cijelom prostoru, iluzija u ljudskoj aktivnosti je da se ona smanjuje. Kada se materija pretvori u nešto korisno za rad, standardna entropija ili poremećaj kemijskog stanja korištene sirove tvari se smanjuje. No, u proizvodnji proizvoda koristi se daleko više nepovratne energije nego što vrijedi.

Ovu iluziju da se standardna entropija smanjuje na Zemlji kako civilizacija unosi red u kaos, održava se činjenicom da Zemlja nije zatvoreni sustav. Kako se visoko strukturirane kemikalije kao što su rafinirana fosilna goriva spaljuju, više neto toplinske energije gubi se u svemir na isti način na koji Sunce zrači većinu svoje topline u svemir. Ova toplina se nikada ne može povratiti.
To je razlog zašto materijali poput dijamanta imaju niže standardno stanje entropije na 2.377 od grafita na 5.74, iako su oba sastavljena od istog elementa, ugljika. Mnogo više prirodne energije i pritiska ušlo je u proizvodnju dijamanta nego grafita, dajući mu višu razinu unutarnjeg reda. Stoga, što je viši red sustava ili materijala, to je više standardne entropije pridonio svemiru u svojoj proizvodnji.