Entropieveranderingen

Entropieveranderingen beschrijven het verschil in entropie van een systeem of van zijn omgeving tijdens een proces. Entropie is een toestandsgrootheid die in de thermodynamica een maat geeft voor de verdeling van energie op microscopisch niveau en wordt vaak geassocieerd met de mate van wanorde of het aantal beschikbare microtoestanden.

De verandering in entropie tussen twee toestanden wordt aangeduid als ΔS = S2 − S1. Voor een proces dat reversibel verloopt is ΔS = ∫ δQ_rev / T. Voor ideale gassen kan men specifieke uitdrukkingen gebruiken, bijvoorbeeld ΔS = nCv ln(T2/T1) + nR ln(V2/V1). Bij fasetransities is er een sprong in entropie die gegeven wordt door ΔS = ΔH_tr / T_tr, waarbij ΔH_tr de latente enthalpie is.

De tweede wet van de thermodynamica stelt dat in een isolerend systeem ΔS_universe ≥ 0. Reversibele processen hebben ΔS_universe = 0; irreversibele processen produceren entropie en verhogen daarmee de totale entropie van het universum.

Voorbeelden zijn onder meer het smelten van ijs bij 0 °C, verdamping en mengen van gassen, welke leiden tot een toename van de entropie van het systeem. Omgekeerd kan afkoeling of compressie bij constante temperatuur leiden tot een afname van de entropie van het systeem, hoewel de omgeving mogelijk een gelijktijdige toename ondervindt.

Entropieveranderingen zijn toestandfuncties en hangen af van de begin- en eindtoestand, niet van het pad. In de informatietheorie wordt ook gesproken over veranderingen in informatieve entropie, maar dit artikel behandelt voornamelijk thermodynamische entropie.