3.2:

3.2: Druga zasada termodynamiki

The Second Law of Thermodynamics

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

The Second Law of Thermodynamics

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

3.1: The First Law of Thermodynamics

3.9: Non-equilibrium in the Cell

5,269 Views

•

01:14 min

•

April 30, 2023

Overview

W poszukiwaniu właściwości, która może wiarygodnie przewidywać spontaniczność procesu, zidentyfikowano obiecującego kandydata: entropię. Naukowcy nazywają miarę losowości lub nieporządku w systemie entropią. Wysoka entropia oznacza wysoki nieporządek i niską energię. Aby lepiej zrozumieć entropię, pomyśl o sypialni studenta. Gdyby nie włożono w to energii ani pracy, w pomieszczeniu szybko zrobiłby się bałagan. Istniałby w stanie bardzo nieuporządkowanym, o wysokiej entropii. Energia musi być wprowadzona do systemu, w postaci wykonywania przez ucznia pracy i odkładania wszystkiego na miejsce, aby przywrócić pokój do stanu czystości i porządku. Ten stan jest stanem o niskiej entropii.

Procesy, które wiążą się ze wzrostem entropii układu (ΔS > 0) są bardzo często spontaniczne, jednak przykłady przeciwne są obfite. Rozszerzając rozważania nad zmianami entropii na otoczenie, możemy dojść do znaczącego wniosku dotyczącego związku między tą właściwością a spontanicznością. W modelach termodynamicznych układ i otoczenie obejmują wszystko, czyli wszechświat, a więc prawdą jest, co następuje:

ΔS_univ = ΔS_sys + ΔS_surr

Druga zasada termodynamiki mówi, że wszelkie spontaniczne zmiany powodują wzrost entropii wszechświata. Podsumowanie związku między entropią a spontanicznością procesu przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1: Zależność między entropią a spontanicznością procesu.

ΔS_univ > 0	spontaniczny
ΔS_univ < 0	niespontaniczne (spontaniczne w przeciwnym kierunku)
ΔS_univ = 0	w stanie równowagi

Ten tekst jest adaptacją Openstax, Biology 2e, Sekcja 6.3: Prawa termodynamiki i Openstax, Chemia 2e, 16.3 Drugie i trzecie zasady termodynamiki.

Transcript

Entropia, w skrócie S, jest termodynamiczną miarą nieporządku lub losowości. Systemy z większym nieporządkiem mają wyższą entropię niż te z mniejszym nieporządkiem.

Na przykład rozłożony łańcuch aminokwasowy ma wyższą entropię niż wtedy, gdy łańcuch jest prawidłowo złożony, ponieważ łańcuch liniowy jest bardziej elastyczny i niezorganizowany niż ciasno upakowane białko.

Druga zasada termodynamiki mówi, że entropia izolowanego układu zawsze rośnie. Oznacza to, że wszystko staje się bardziej nieuporządkowane bez udziału z zewnątrz.

Izolowane układy rzadko występują naturalnie, więc termodynamika często bada zmiany entropii całego wszechświata. Zmiana entropii wszechświata obejmuje zarówno zmiany entropii badanego układu, jak i jego otoczenia.

Proces, w którym entropia wszechświata wzrasta, to znaczy taki, w którym ΔS jest większe od zera, zachodzi spontanicznie. Proces, w którym entropia maleje lub ma -ΔS, nie jest spontaniczny i wymaga wkładu energii, aby zaszła.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Entropia Druga Zasada Termodynamiki Spontaniczność Nieporządek System Otoczenie Wszechświat