Entropieverandering

Entropieverandering is de verandering in entropie van een systeem als gevolg van een proces. Entropie, S, is een maat voor de verdeling van energie en de graad van wanorde in een thermodynamisch systeem. Het is een toestandsgrootheid: S is volledig bepaald door de begintoestand en eindtoestand en hangt niet af van de daartussen liggende route. De tweede wet der thermodynamica stelt dat in een geïsoleerd systeem de entropie van het universum niet kan afnemen; bij irreversibele processen neemt S toe, terwijl S constant blijft bij reversibele processen.

Voor een reversibel proces geldt ΔS = ∫ δQ_rev / T, waarbij δQ_rev de warmte is die reversibel aan het systeem wordt toegevoerd bij temperatuur T. In de statistische interpretatie is S = k_B ln Ω en ΔS = k_B ln(Ω2/Ω1), waarbij Ω het aantal microtoestanden is. Voor een ideaal gas bij isotherme expansie is ΔS bijvoorbeeld gegeven door ΔS = nR ln(V2/V1).

Veelvoorkomende voorbeelden: vrije expansie van een gas in een vacuüm ( ΔS > 0 ), menging van gassen ( ΔS > 0 ), en fasetransities zoals smelten of verdampen leveren over het algemeen een toename van entropie op.

Toepassingen bevinden zich in chemische thermodynamica, proces- en koeltechniek, en in bredere concepten van dissipatie en orde. Historisch werd entropie geïntroduceerd door Clausius en later geïnterpreteerd door Boltzmann, waarmee de verbinding tussen macrostaat en microscopische toestanden werd gelegd.