Entropie je v běžném životě definována jako míra neuspořádanosti systému. Často ji intuitivně chápeme jako chaos či dezorganizaci určitého systému. S pojmem entropie se v našem životě nesetkáváme v takové míře jako když se bavíme o jednotlivých energiích a jejich přeměnách.
Pořádkumilovní lidé efektivně využívající svůj čas, neznají chaos, oplývají nízkou entropií a vysokou organizovaností. Mají své věci na uložené na vhodném místě a stojí je minimum námahy a energie cokoli najít. Zmatkaři věčně něco hledající a chodící všude pozdě žijí vysoce entropickým a namáhavým životem plným stresu a únavy. Trvá jim několik minut, někdy i hodin, než najdou klíče, doklady či dokonce mobil... Lidé s vysokou entropií jsou vždy ve spěchu a vše dělají na poslední chvíli.
Ve škole jsou i žáci, kteří si vše okamžitě zapamatují, vše rychle chápou a studium je vůbec nezatěžuje. Jejich sešity jsou uspořádané a smysluplné. Informace vstřebávají systematicky, s návazností a logikou. Druhá skupina studentů píše vše do jednoho sešitu, matematiku perem a fyziku tužkou, také jim nějaký zápis chybí. Entropie je veličina, jejíž hodnotou se tyto odlišné přístupy liší.
Zrovna tak, jako se dvě stejná auta liší v případě, že jedním ujedete jednou tolik kilometrů než druhým, se stejným množstvím paliva, nejsou dvě identické učebnice tak úplně identické, pokud vám trvá jednou takovou dobu nastudovat téma z jedné učebnice oproti té druhé. Podle prvního zákona termodynamiky se zdají být rovnocenné a teprve druhý termodynamický zákon nachází rozdíl. Tento příklad ilustruje, že všechna realistická porovnání je potřeba posuzovat i z hlediska druhého zákona, zákona entropie. Řídit se pouze prvním zákonem nestačí a může to být velice chybné.
Příroda sama o sobě nezná chaos, má svůj pevný řád a jen my jej společně s nárůstem entropie vytváříme, protože využíváme fyzikálních zákonitostí do krajních mezí, které nejsou tak příliš k našemu životu nutné.
Například elektrickou energii vytváříme ve vzdálených elektrárnách pomocí energie horké páry, která pohání turbínu a její kinetická energie se pak v generátoru mění na zmiňovanou elektrickou energii. K výrobě horké páry je ovšem nutné v elektrárně ohřívat vodu - buď spalováním uhlí nebo řetězovou štěpnou reakcí jader uranu. Při těžbě uhlí či uranu dochází k devastaci krajiny. Vyrobená elektrická energie je pak přenášena se ztrátami až ke spotřebitelům, kde je často jí neefektivně plýtváno ve formě vytápění nezateplených budov. Přitom je možné používat i jiné - nevyčerpatelné zdroje energie. Solární energie získávaná ze slunečního záření přitom nezpůsobuje nárůst entropie. Slunce však zaplatí svou entropickou daň svým zánikem za miliardy let a my s ním, pokud nezanikneme mnohem dříve vlivem vlastního chaosu, neuspořádanosti, nevratnosti a entropie.
Například elektrickou energii vytváříme ve vzdálených elektrárnách pomocí energie horké páry, která pohání turbínu a její kinetická energie se pak v generátoru mění na zmiňovanou elektrickou energii. K výrobě horké páry je ovšem nutné v elektrárně ohřívat vodu - buď spalováním uhlí nebo řetězovou štěpnou reakcí jader uranu. Při těžbě uhlí či uranu dochází k devastaci krajiny. Vyrobená elektrická energie je pak přenášena se ztrátami až ke spotřebitelům, kde je často jí neefektivně plýtváno ve formě vytápění nezateplených budov. Přitom je možné používat i jiné - nevyčerpatelné zdroje energie. Solární energie získávaná ze slunečního záření přitom nezpůsobuje nárůst entropie. Slunce však zaplatí svou entropickou daň svým zánikem za miliardy let a my s ním, pokud nezanikneme mnohem dříve vlivem vlastního chaosu, neuspořádanosti, nevratnosti a entropie.
ENTROPIE VE FYZICE
Tato veličina má své kořeny v nauce o teple a dále v průběhu času, ve všech možných oblastech. Jedná se o jednu z nejsložitějších fyzikálních veličin z hlediska pochopení jejího obsahu. Navíc se jedná o velice zajímavou veličinu, obecnějšího charakteru, kterou lze popisovat i jiné zákonitosti přírody, vesmíru a lidského snažení.
První zákon termodynamiky je obecnou formulací zákona zachování energie. V uzavřeném, izolovaném systému se celkový energetický obsah nemění, energie nevzniká ani nezaniká, pouze mění svou podobu.
Energie během všech přeměn ztrácí svoji kvalitu a změny probíhají v čase směrem k rovnovážnému stavu, což přináší nárůst entropie.
Druhý zákon termodynamiky
byl formulován matematikem Williamem Thomsonem v roce 1851. Podle tohoto zákona teplo nemůže při styku dvou těles různých teplot samovolně přecházet z tělesa chladnějšího na těleso teplejší.
Pokaždé, když něco děláme, se část energie, kterou vynakládáme, ztrácí ve formě tepla. Druhý termodynamický zákon, zákon o vzrůstu entropie, popisuje entropii označovanou S jako extenzivní složku tepla Q:
změna S = změnaQ/T
byl formulován matematikem Williamem Thomsonem v roce 1851. Podle tohoto zákona teplo nemůže při styku dvou těles různých teplot samovolně přecházet z tělesa chladnějšího na těleso teplejší.
Pokaždé, když něco děláme, se část energie, kterou vynakládáme, ztrácí ve formě tepla. Druhý termodynamický zákon, zákon o vzrůstu entropie, popisuje entropii označovanou S jako extenzivní složku tepla Q:
změna S = změnaQ/T
Entropie je vyjadřována v jednotkách joule na kelvin (J/K)
Pojem entropie zavedl v roce 1865 německý fyzik Rudolf Clausius (1822 - 1888): Energie světa, uzavřeného systému se nemění, je konstantní, entropie směřuje k maximální hodnotě. Entropie je slovo pocházející z řeckého slova pro změnu formy, umožňuje sledovat míru nevratnosti děje. Entropie může při samovolných změnách izolovaných systémů pouze zůstat beze změn, nebo růst. Entropie popisuje degradaci tepla, ke které dochází u nevratných změn. Teplo nelze zcela převádět v práci, obráceně ano.
Entropie je stavovou veličinou, změna entropie závisí pouze na počátečním a konečném stavu. Při všech přeměnách energie dochází ke ztrátám a k postupné degeneraci energie a nárůstu entropie. Degeneraci lze chápat jako ubývání schopnosti konat práci.
Třetí zákon termodynamiky říká:
Při teplotě absolutní nuly T = 0 K (–273,15 °C) je entropie čisté látky pevného nebo kapalného skupenství rovna nule.
Nebo také jinak: Čistou pevnou látku nelze konečným pochodem ochladit na absolutní nulovou teplotu.
Absolutní nulová teplota je mezní teplotou, k níž se můžeme velmi těsně přiblížit, ale nemůžeme ji dosáhnout.
Na entropii lze pohlížet jako na molekulární neuspořádanost. Entropie látky je větší pokud roztaje a ještě větší pokud se odpaří. Pevná látka se mnohem přesněji definuje, její tvar a vlastnosti než látka v kapalném stavu.
Plyn je na tom ještě hůře a jeho entropie je vyšší v porovnání s toutéž látkou v kapalném nebo pevném skupenství. Molekuly plynu jsou mnohem více dezorganizované a mnohem méně schopné konat užitečnou práci. Množství energie je během jednotlivých procesů zachováno (První zákon termodynamiky), ale kvalita energie se během procesů snižuje (Druhý zákon termodynamiky), narůstá entropie.
Pokud přijdou do styku dvě tělesa, jedno teplé a druhé studené, předají si teplo. Původní teplé zaznamená úbytek entropie a původní studené zaznamená nárůst entropie. Celková entropie obou těles však naroste, protože dojde k degradaci energie, klesne teplota. Z toho plyne, že vše ve vesmíru směřuje k nárůstu entropie, která v komplexním pojetí pouze narůstá společně s chaosem a dezorganizací. To je problematika, která se netýká pouze techniků, ale také filozofů apod.
zpracováno podle: Dalibora Skácela