Entropi

Termodinamiğin birinci yasası, bir sistemın iç enerjisi, üzerinde yapılan iş ve onunla alınan ısı arasında ilişki kurarak nicel olarak formüle edilir. Termodinamiğin ikinci yasasının nicel bir şekilde formüle edilmesi ise entropi adı verilen bir durum fonksiyonunun tanımlanmasına yol açar.

Bir ideal gaz izotermik olarak genişlediğinde, gazdaki düzensizlik artar. Moleküler açıdan bakıldığında, gaz molekülleri hareket edebilecekleri daha fazla hacme sahip olur.

Genişlemedeki bir sonsuz değişim düşünün, bu geri dönüşümlü bir izotermik süreçtir. Gösterilebilir ki, ideal gazın hacmindeki yüzde artış, çevresinden alınan ısı miktarıyla doğru orantılıdır ve genişlediği sıcaklıkla ters orantılıdır. Bu gözlem, entropi değişiminin nicel tanımını güdüler.

Sonsuz küçük entropi değişimi, transfer edilen sonsuz küçük ısı tarafından bölünerek tanımlanır ve bu transfer edilen sıcaklığa bölünür. Bu tanım sadece geri dönüşümlü süreçler için geçerlidir. Entropi, joule per kelvin birimi ile ölçülür.

Sonsuz küçük entropi değişimi entegre edildiğinde, geri dönüşümlü bir süreç için sonlu bir entropi değişimi elde edilir. İstendiği gibi bir sabit eklenebilir çünkü sadece entropi değişimi önemlidir.

Örneğin, geri dönüşümlü izotermik genişleme geçiren bir ideal gazın entropisi artar. Bir sistemin iç enerjisi gibi, termodinamiğin birinci yasasında görünen, entropi de bir durum fonksiyonudur. Termodinamiğin ikinci yasası, entropi yoluyla düzensizliğin nicel tanımının yardımıyla yeniden ifade edilebilir.