Mikä on standardientropia?

Normaalientropia on yleensä mittaa lämpöenergian määrästä suljetussa järjestelmässä, joka ei ole käytettävissä työhön, ja sitä pidetään yleensä järjestelmän sisältämän epäjärjestyksen määränä. Vakioentropian määritelmällä on hieman erilaisia ​​merkityksiä riippuen tieteenalasta, johon sitä sovelletaan. Kemiassa standardimoolientropia määritellään 1 mooli- tai gramman aineen entropiaksi normaalissa ilmakehän paineessa 14.7 lbs/inch2 (101.3 kPa) ja tietyssä lämpötilassa.

Luonnon fyysisten järjestelmien oletetaan käyvän läpi standardinmukaista entropiamuutosta. Tämä merkitsee kasvavaa standardientropiaa ajan kuluessa, minkä seurauksena universumi kohtaa jonakin päivänä maksimaalisen entropian. Lämpökuolemana tunnettu tila, jossa kaikki energia jakautuu tasaisesti koko avaruuteen ja samassa lämpötilassa, jolloin se ei enää pysty suorittamaan mitään työtä.

Standardin entropiaa kuvaava symboli on S°, ja se ilmaistaan ​​työ- tai energiayksiköinä, jotka tunnetaan jouleina, per mooli lämpötilakelviniä siten, että standardin molaarisen entropian ilmaiseminen olisi Sm°/J mol-1 K-1. Tämä on jaettu yksikköttömäksi luvuksi vakioentropiataulukossa. Kestävimmällä aineella on alhaisin luontainen entropia, jossa timantin standardilämpötilassa 77° Fahrenheit (25° Celsius tai 298 Kelvin) on alhaisin tunnettu entropia 2.377, nestemäisellä vedellä yksi 69.9 ja heliumilla 126.

Termodynamiikan lait sanovat, että energiaa ei synny eikä tuhoudu. Standardientropian laskenta on siis menetelmä energian liikkeen määrittämiseksi aineen ja järjestelmien välillä, jossa suljetuksi järjestelmäksi katsotun koko universumin nettoenergia pysyy aina vakiona. Tämän energiansiirron laskemiseen kemiassa ja fysiikassa käytetään usein tilastollista mekaniikkaa, sillä se pystyy mallintamaan molekyylien liikettä eri energiatiloissa.

Vaikka entropian sanotaan yleistyvän koko avaruudessa, ihmisen toiminnan illuusio on, että se vähenee. Kun aineesta valmistetaan jotain työhön hyödyllistä, käytetyn raaka-aineen standardientropia tai kemiallisen tilan epäjärjestys vähenee. Tuotteen valmistukseen kuluu kuitenkin paljon enemmän palautumatonta energiaa kuin se kannattaa.

Tämä illuusio siitä, että standardientropia pienenee maan päällä, kun sivilisaatio tuo järjestystä kaaokseen, jatkuu sillä tosiasialla, että maapallo ei ole suljettu järjestelmä. Kun erittäin strukturoituja kemikaaleja, kuten jalostettuja fossiilisia polttoaineita, poltetaan, avaruuteen menetetään enemmän nettolämpöenergiaa samalla tavalla kuin aurinko säteilee suurimman osan lämmöstään avaruuteen. Tätä lämpöä ei voida koskaan ottaa talteen.
Tästä syystä materiaaleilla, kuten timantilla, on alhaisempi standardientropiatila 2.377 kuin grafiitilla 5.74, vaikka molemmat koostuvat samasta alkuaineesta, hiilestä. Timantin valmistukseen käytettiin paljon enemmän luonnollista energiaa ja painetta kuin grafiittia, mikä antoi sille korkeamman tason luontaisen järjestyksen. Siksi mitä korkeampi järjestelmän tai materiaalin luokka on, sitä enemmän standardientropiaa se on tuottanut universumille tuotannossaan.