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エントロピーが減少することはありますか?


エントロピーは、システムの状態を説明する熱力学的特性です。熱力学系は観測中の宇宙の一部であり、宇宙の残りの部分は周囲です。システムのエントロピーを直接測定することはできませんが、システムの初期状態と最終状態のエントロピーの違いを見つけることができます。

エントロピーは、システム内に存在する物質の質量または量に依存する広範なプロパティです。内部エネルギーや自由エネルギーに似た状態関数です。状態関数は、最終状態に到達するまでのパスに関係なく、システムの初期値と最終値を知ることで測定できる物理量です。エントロピーは、システム内の粒子のランダム性の尺度です。

多くの場合、エントロピーという用語はエネルギーと混同されます。それらは関連していますが、異なる用語です。システムの「S」は、単位温度あたりのシステムの熱エネルギーの尺度であり、仕事をするために使用されていません (利用できません)。これは、エントロピーが粒子の無秩序な運動の尺度であるのに対し、仕事は粒子の規則正しい運動によってのみ行うことができるためです。したがって、システムのエントロピーを見つけるには、初期状態と最終状態のエントロピーの差のみを計算できます。エントロピーに使用される記号は S であり、エントロピーの変化は次のように与えられます

Sfinal – S initial =∆S ( ∆ は、プロパティの有限変化を示します)

エントロピーとは?

エントロピーは、熱力学系の分子または粒子に存在するランダム性または無秩序の計算です。エントロピーは、主に化学反応の方向を予測することを目的としています。システムがより整然としている場合、つまり粒子が適切に配置されている場合、粒子の動きや挙動を予測することは少し簡単になります。一方、システムの秩序化が進んでいない場合、粒子の挙動の予測は困難であり、したがってエントロピーは高くなります。エントロピーは、物理的状態、引力、温度、圧力、体積、モル質量、モル数などのさまざまな要因によって変化する可能性があります。エントロピーは、温度、圧力、体積などの条件または熱力学系に基づいて可変 (高、低、またはゼロ) になる可能性があります。

エントロピーに影響する要因

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  • 物理的状態:物質には主に、固体、液体、気体の 3 つの状態があります。固体、液体、気体では性質が異なります。固体は、粒子が適切に配置され、形状と体積が固定されており、保存するための容器を必要としません。液体には決まった形はありませんが、体積は決まっています。粒子の配置は、液体では少し規則性が低く、格納されている容器の形になります。気体には決まった形や決まった体積がなく、それらの粒子は互いに離れています。それらを保管するには密閉容器が必要です。したがって、固体は最小のエントロピーを持ち、液体は中程度のエントロピーを持ち、気体は最大のエントロピーを持ちます。
  • 引力:分子間引力もエントロピーに影響します。固体は粒子間の空間が少ないため、引力が高くなります。パーティクルは固定位置に配置され、より秩序立っています。この規則性は、固体から液体、気体へと減少します。したがって、引力が増加するとエントロピーは減少します。
  • 温度:温度が上昇するとエントロピーが増加し、温度が低下するとエントロピーが減少します。温度が上昇すると、粒子はより多くのエネルギーを獲得し、高速で移動し、ランダム性が増加します。温度が下がると、粒子のエネルギーが低下するため、移動速度が遅くなり、秩序が整います。
  • 圧力:圧力が高くなると、粒子が互いに接近し、規則的なパターンで配置され、システムがより整然とします。対照的に、圧力が低下すると、粒子は互いに離れて移動する傾向があり、規則性が低下するか、よりランダムになります。したがって、エントロピーは圧力が低下すると増加し、圧力が増加すると減少します。
  • 体積:圧力と体積は特定の温度で互いに反比例するため、エントロピーの関係も反比例します。ボリュームが増加すると、パーティクルは互いに離れて移動し、よりランダムになります。ボリュームが減少すると、パーティクルが近づき、ランダム性が低下します。したがって、エントロピーはボリュームの増加とともに増加し、ボリュームの減少とともに減少します。
  • モル質量:エントロピーはモル質量に直接依存します。粒子のサイズが大きくなると、モル質量が増加し、システムのエントロピーも増加します。
  • モル数:モル質量と同様に、エントロピーは分子のモル数が増加すると増加します。したがって、エントロピーは系内のモル数に正比例します。
  • 結論

    システムのエントロピーは、熱力学システムを定義する物理量の変化に応じて増加または減少する可能性があります。エントロピーの増加は、システムのエントロピーが粒子によるエネルギーの増加に伴って増加することを意味します。温度、圧力、または体積の増減に基づいて、熱力学系のエントロピーは変化する可能性がありますが、その変化は初期状態に従ってのみ可能です。エントロピーは初期よりも増加することも減少することもできますが、実際には、エントロピーは減少できません。

    宇宙のエントロピーは常に一定です。宇宙のエントロピーは常に、システムのエントロピーと周囲のエントロピーの和です。







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