الانتروبي هو عبارة عن، نظرًا لأن كلا من علوم الفيزياء والكيمياء لهما أهمية كبيرة داخل المجتمع، فمن خلال كل مجال من المجالين، ابتكر العلماء العديد من الأشياء التي بدورها جعلت الحياة أسهل لنا من ذي قبل، مثل اختراع الكهرباء، ووسائل الاتصال، الموصلات، والعديد من الأجهزة الطبية التي ساهمت في إنقاذ حياة الكثير من الناس. مبدأ الانتروبيا له نفس الأهمية كما هو مرتبط بالفيزياء والكيمياء والعديد من المجالات الأخرى.
الانتروبي هو عبارة عن
الانتروبيا هي القصور الذاتي الحراري، وتسمى الانتروبيا، والأنتروبيا هي ميل أي نظام مغلق إلى التحول التلقائي حتى الوصول إلى حالة التوزيع المتساوي في جميع الأجزاء، مثل درجات الحرارة المتساوية، والكثافة المتساوية، والضغط المتساوي.
- يعد الانتروبيا أحد المبادئ المهمة جدًا في الفيزياء والكيمياء، كما يمكن تطبيقه في العديد من المجالات الأخرى مثل الاقتصاد وعلم الفلك، حيث تعد الإنتروبيا جزءًا مهمًا وكبيرًا من الديناميكا الحرارية، ومبدأ أساسي في الكيمياء الفيزيائية.
النقاط الرئيسية حول الانتروبيا
هناك عدة نقاط رئيسية تتعلق بالانتروبيا، وهي كالتالي –
- الانتروبيا هي أداة محددة لقياس العشوائية والفوضى في أي نظام.
- تعتمد قيمة الانتروبيا بشكل أساسي على كتلة النظام، ويتم التعبير عنها بالرمز S.
- وحدة قياس الإنتروبيا هي جول / كلفن.
- إن الانتروبيا لها خاصية كونها إما سلبية أو إيجابية، وفقًا للديناميكا الحرارية، وعلى وجه الخصوص القانون الثاني لها.
أمثلة على الانتروبيا
هناك العديد من الأمثلة المختلفة للإنتروبيا، من بينها ما يلي
- عندما يذوب المكعب، تزداد الإنتروبيا، ومن السهل تخيل مقدار الفوضى التي تزداد مع ذوبان المكعب داخل النظام. الجليد.
- انتقال السائل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، نفس خطوات نظام تفكك مكعبات الثلج، مع الزيادة المستمرة في الفوضى، والعشوائية، بسبب تبخر الماء، زادت طاقة النظام.
أهمية الانتروبيا في حياتنا
بعد عدة نتائج ودراسات متعددة تظهر أن الانتروبيا لها فوائد عديدة، من بين تلك الفوائد ما يلي
- إن الجمع بين خلية حية وخلايا أخرى بطريقة منظمة لتشكيل الأنسجة هو نظام إنتروبيا، والسبب في أن الخلايا تتحد معًا بهذه الطريقة من أجل خير الصحة.
- ساعد هذا الاكتشاف في إنتاج الأنسجة والأعضاء الاصطناعية، بناءً على أسس الديناميكا الحرارية.
- خلص العلماء إلى أن عملية تكوين العضو تتطلب تكوين عدة مجموعات من الأنسجة، ومن أجل تكوين هذه الأنسجة يجب تكوين عدة خلايا متجاورة، ولكي تلتقي تلك الخلايا من أجل أن تتماشى مع بعضها البعض، تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية.
مؤسس الكون
مؤسس الانتروبيا هو رودولف كلوس، وكان كلوس فيزيائيًا من ألمانيا، درس في المدارس الألمانية حتى وصل إلى الجامعة، ودرس الفيزياء في الجامعة، وتخصص فيها، بالإضافة إلى دخوله مجال التعليم، وتم تعيينه عمل أستاذاً للفيزياء بجامعة برلين في كلية الهندسة وخاصة في أواخر القرن التاسع عشر.
قدم رودولف فرضية القانون الثاني للديناميكا الحرارية، مؤكدًا ما يسمى بعلم الانتروبيا، وأن القانون نص على استحالة نقل حرارة الجسم البارد إلى الجسم الساخن، وأكد وجود ما يسمى مبدأ الانتروبيا، وهو ما يعني تبديد الطاقة المتاحة.
تمت ترقية رودولف إلى درجة الأستاذية في جامعة فورتسبورغ عام 1867 م في الفيزياء، وأيضًا في جامعة بون في أواخر القرن الثامن عشر. توفي رودولف في الرابع والعشرين من أغسطس عام 1888 م.
الانتروبيا في الديناميكا الحرارية
في الديناميكا الحرارية، يصف العلماء “تبادل” الطاقة بين الوسط المحيط والنظام، وهناك طريقتان للتفاعل بين هذا الوسيط والنظام، إما تبادل الحرارة “الطاقة” بينهما، أو تبادل العمل، و عندما يغير نظام التبادل الحراري إنتروبيا الوسط المحيط، وعندما يكون المجموع موجبًا، يصل النظام إلى معظم حالاته الدقيقة، ويحدث تغيير الانتروبيا تلقائيًا، دون تدخل.
الانتروبيا والطاقة الداخلية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية
وهي من بين أفضل المعادلات في الديناميكا الحرارية والكيمياء الفيزيائية، وترتبط أيضًا بالإنتروبيا بالطاقة الداخلية للنظام على النحو التالي:
- dU = T dS – p dV
يتم اعتبار التغيير هنا في الطاقة الداخلية نفسها، dU، وهذا هو ناتج ضرب الحرارة المطلقة T بتغير الانتروبيا dS، بعد حذف الضغط الخارجي P، وكذلك حذف التغيير في الحجم dV، و ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الأنظمة المغلقة ليس لها إنتروبيا أقل، بالإضافة إلى أن الإنتروبيا لا تنقص في أي نظام ما لم يتم زيادة إنتروبيا نظام آخر.
الانتروبيا بحسب الفيزيائي محمد صابر
إنه مقياس للفوضى والعشوائية داخل أي نظام، إلى جانب كونه أحد أهم خصائص الديناميكا الحرارية، لأن قيمته تتغير مع تغير كمية المواد الموجودة بداخله، كما أن الانتروبيا هي أيضًا أحد المبادئ المهمة في مجالات الفيزياء والكيمياء، ويتم استخدامها في العديد من المجالات الأخرى، لذا فإن الانتروبيا مهمة للغاية في الوقت الحالي.
في النهاية، علمنا أن الانتروبيا هي خمول حراري، حيث يمثل ذوبان مكعب الجليد مستوى الانتروبيا ويزداد بسبب مقدار الفوضى التي تزداد مع ذوبان المكعب داخل النظام، والسبب هذا هو أن مكعب الثلج مادة مرتبطة ببعضها البعض من خلال نسيج شبيه بالبلور، وعندما تذوب، تكتسب هذه الجزيئات المزيد من الطاقة، والتي بدورها تساعدها على الابتعاد عن بعضها البعض، مما يزيد من مستوى الانتروبيا.