Entropiproduksjonen

Entropiproduksjonen, eller produksjonen av entropi, er et begrep i termodynamikken som beskriver hvor mye irreversibilitet som oppstår inne i et system i følge andre lov. Den skal ikke forveksles med entropioverføring mellom systemet og omgivelsene; produksjonen refererer til skaden i systemets indre orden som følger av irreversibile prosesser. For et kontrollvolum er entropiproduksjonenraten ofte betegnet med sigma, og den er alltid ikke-negativ i henhold til andre lov. I reversible prosesser er sigma = 0, mens vanlig irreversibilitet fører til sigma > 0.

De vanligste kildene til entropiproduksjon er varmeledning i tilstander med temperaturforskjeller, viskøs dissipasjon i væskepåvirkninger og gassstrømmer, diffusjon av kjemiske arter, og kjemiske reaksjoner. Andre bidrag kan komme fra faseforandringer, reaksjoner med tilførte eller fjernede masse og elektromagnetiske effekter i nødvendige grenser.

I ikke-ekvivalente thermodynamiske rammeverk kan sigma uttrykkes som en sum av produkter mellom fluxer og drivkrefter: sigma = Σ Jk Xk, der Jk er relevante fluxer (for eksempel varmeflux q, massetransport J_i) og Xk er tilhørende drivkrefter (som ∇(1/T) og ∇μ_i/T). Slike formuleringer ligger til grunn for ikke- likevektsveker og Onsager-relasjoner, og gir innsikt i hvordan ulike transportprosesser bidrar til irriversibilitet.

Entropiproduksjonen har bred anvendelse i ingeniørfag, klimamodellering og biologi, der den bidrar til å vurdere effektivitet, grensevilkår og irreversibilitet i komplekse systemer.