Springen naar inhoud

Entropie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

aaargh

    aaargh


  • >1k berichten
  • 1279 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 maart 2005 - 22:05

Kan iemand me uitlegeen wat entropie is? En wat het verband met warmte is?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Elmo

    Elmo


  • >1k berichten
  • 3437 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 maart 2005 - 22:48

Entropie is een maat voor de hoeveelheid "wanorde" in je systeem. Een perfect kristal heeft heel weinig wanorde, en daarom een lage entropie. Warme is zeer wanordelijk (in de zin dat je het niet in symmetrieen enzo kan vangen) en daarom heeft warmte een heel hoge entropie. Er is een wet die zegt dat de entropie altijd moet toenemen, en daarom snap je dan ook dat een kristal wel uit elkaar kan vallen in losse delen, maar dat deze losse delen niet vanzelf weer een kristal zullen vormen.
Never underestimate the predictability of stupidity...

#3

Filo

    Filo


  • >25 berichten
  • 88 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 maart 2005 - 08:48

Het is wel belangrijk om op te merken dat locaal de entropie wel kan afnemen, maar dat dat er voor zorgt dat elders de entropie nog groter wordt. IJs dat kristalliseert verkleint locaal de wanorde, maar de warmt edie er bij vrijkomt zal elders de wanorde doen toenemen.

#4

Rogier

    Rogier


  • >5k berichten
  • 5679 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 maart 2005 - 09:21

Het is wel belangrijk om op te merken dat locaal de entropie wel kan afnemen, maar dat dat er voor zorgt dat elders de entropie nog groter wordt. IJs dat kristalliseert verkleint locaal de wanorde, maar de warmt edie er bij vrijkomt zal elders de wanorde doen toenemen.

Om deze reden is het ontstaan van complex leven ook logisch: de atomen waar een mens uit is opgebouwd hebben misschien een lager entropieniveau dan eerst, maar de mens heeft de wanorde in de wereld om hem heen beslist doen toenemen :shock:
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

#5

aaargh

    aaargh


  • >1k berichten
  • 1279 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 maart 2005 - 15:56

Maar hoe bereken je die wanorde? Wanorde is toch subjectief? Volgens mij is mijn kamer zeer ordelijk maar volgens mama...

#6

Rogier

    Rogier


  • >5k berichten
  • 5679 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 maart 2005 - 16:01

Maar hoe bereken je die wanorde? Wanorde is toch subjectief? Volgens mij is mijn kamer zeer ordelijk maar volgens mama...

Valt wel uit te drukken in objectieve maten. Gelijkmatigheid van verdeling (variantie e.d.) van energie- en massadichtheid bijvoorbeeld.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

#7

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 maart 2005 - 18:25

Maar hoe bereken je die wanorde? Wanorde is toch subjectief? Volgens mij is mijn kamer zeer ordelijk maar volgens mama...


Die wanorde kan berekend worden met behulp van statistische verdelingen. Hiervoor is het vakgebied statististische fysica / statistische mechanica. Echter geen koek en ei.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#8

Elmo

    Elmo


  • >1k berichten
  • 3437 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 maart 2005 - 22:16

Natuurkundigen definieren de mate van wanorde door middel van het aantal verschillende manieren waarop een bepaalde toestand "gemaakt" kan worden. Overigens is dat een definitie die eigenlijk alleen maar goed op microscopisch niveau te gebruiken is (omdat op microscopisch niveau je allerlei identieke deeltjes hebt).
Never underestimate the predictability of stupidity...

#9

ZwerfEnVerwonder

    ZwerfEnVerwonder


  • >25 berichten
  • 62 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 maart 2005 - 16:42

Ik mis 'n aantal dingen in de uitleg van mijn voorgangers 8) . Ik heb hier ooit 's wat over geschreven in het Engels, wat ik hier nu maar even verbatim kopiŽer (heb nu even geen tijd om te vertalen, sorry).

Entropy is not heat. The two are fundamentally different.

There are two forms of energy: work and heat. Work can be subdivided into various kinds, heat cannot. Work is associated with the directional movement of particles (i.e. when a gas expands against a piston, the system then doing work on its surroundings). Heat is associated with the non-directional (random) motion of particles.

The First Law of Thermodynamics states that energy is conserved, i.e. the total amount of energy in the universe is constant and is equal to the sum of heat and work. In symbols (and in the simplest form possible):

U = Q + W

U: internal energy of the system (in this case the universe), expressed in Joules.
Q: the amount of energy in the form of heat, expressed in Joules.
W: the amount of energy in the form of work, expressed in Joules.

For the universe or an isolated system within it, the First Law requires that Q = -W. This shows that energy can be converted from one form into the other, without ever being consumed. Note that the First Law says nothing about the direction in which processes may (or may not) occur.

The Second Law of Thermodynamics states that the amount of entropy in the universe or in an isolated system within it, cannot decrease. There are various descriptions of entropy, all of which are equivalent (though this fact is far from obvious and requires a lot of thought and training).

First, you have the classical description, which arose when people started to examine the workings of steam engines. This description of entropy defines it as the ratio of transferred heat divided by temperature:

S = Q / T

S: entropy, expressed in J/K (Joules per Kelvin).
Q: the amount of energy in the form of heat, expressed in Joules.
T: the temperature, expressed in Kelvins, 0 Kelvin being absolute zero.

To see how this classical definition of entropy introduces irreversibility (i.e. prescribes a direction), consider a system with temperature Tsys that radiates an amount Q of heat to its surroundings. The entropy change of the system associated with this transfer is Q / Tsys (by convention, the sign of this quantity is negative as the system "loses" heat to its surroundings). The entropy change of the surroundings is Q / Tsurr (likewise, by convention, the sign of this quantity is positive as it gains heat from the system). Now if Tsurr > Tsys, then the total entropy change of the universe due to this transfer of heat is negative, which the Second Law forbids. In other words, this formulation of entropy states that heat cannot flow from a cold object to a hot one. It does not refer in any way to notions like order, particles or randomness. It does not involve ANY notion about what it is that matter is made of (i.e. molecules, atoms, etc). It describes but does not offer a mechanism.

Second, you have the statistical description, which defines entropy as a function of the number of states accessible to a system. I won't get into what a state is in this context, because I'd have to bring in quantum mechanics and all that. This description of entropy is based explicitly on the molecular nature of matter and does offer a mechanism. As an analogy, think of a pawn on a chessboard. If the pawn can only be on square A1 and all other squares are inaccessible to it, then the entropy of the system is defined to be 0. If the pawn can be anywhere on the first row, then the entropy rises above 0. If it can be anywhere on the board, the entropy rises some more. Mathematically, the entropy is defined as follows:

S = k ln D

S: entropy, expressed in J/K (Joules per Kelvin).
k: Boltzmann's constant, equal to appr. 1.4 x 10-23 Joules per Kelvin (J/K).
D: the number of accessible states (dimensionless).
ln: the natural logarithm.

This formulation of entropy states that in the universe or an isolated system within it, only those processes are allowed to occur that increase D (and thus S).

Third, you have information entropy, which I will not get into (if you must know, then Google it).

The Third Law of Thermodynamics states that absolute zero cannot be attained in a finite number of steps. At absolute zero, D = 1 so S = 0.

So much for the basic laws of themodynamics and the various descriptions of entropy. I choose not to present the very important notion of free energy, which combines energetic and entropic effects to predict whether or not a process can occur spontaneously. There are various sites on the web that explain it formally.
Growing older is mandatory. Growing up is not.

#10

Bert

    Bert


  • >250 berichten
  • 718 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 maart 2005 - 19:14

Second, you have the statistical description, which defines entropy as a function of the number of states accessible to a system. I won't get into what a state is in this context, because I'd have to bring in quantum mechanics and all that.

Boltzmann heeft de entropie op deze manier gedefinieerd lang voordat er quantummechanica bestond. Bovendien gaat het niet om het aantal bereikbare toestanden maar om het aantal micro-toestanden (bijvoorbeeld alle mogelijke posities en impulsen van alle moleculen van een gas) dat compatibel is met een bepaalde macro-toestand (druk, temperatuur volume).

Third, you have information entropy, which I will not get into (if you must know, then Google it).

Vergeet niet erbij te zeggen dat deze vorm van entropie uit de informatietheorie/ coderingstheorie komt en niet uit de thermodynamica (geintroduceerd door Claude Shannon van Bell telephone company.
Googelen op Shannon and Weaver levert veel informatie op).

#11


  • Gast

Geplaatst op 09 april 2005 - 22:17

S = k ln D
The Third Law of Thermodynamics states that absolute zero cannot be attained in a finite number of steps. At absolute zero, D = 1 so S = 0.


Als het absolute nulpunt (van temperatuur) niet kan bereikt worden in de realiteit van ons universum (bijna oneindig, maar eindig aantal stappen), komt er ook nooit een moment dat alles energieloze massa zou zijn (vermits temperatuur bepaald is door kinetische energie)

#12

wim600008149

    wim600008149


  • >250 berichten
  • 575 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 juni 2005 - 11:12

Misschien een laat antwoord maar meer info over entropie en thermodynamica in het algemeen kan je vinden op :

http://users.telenet...rmodynamica.htm

en

http://users.telenet...om/Entropie.htm

Groetjes, Wim





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures