Entropie

Entropie is een toestandsfunctie van een hoeveelheid materie, ook als het niet in termisch evenwicht is. (Bijv een glas water met ijsblokjes.) De temperatuur T is een toestandsfunctie van materie in termisch evenwicht (dus als het ijs gesmolten is). De entropie S daarentegen is steeds gedefinieerd en neemt toe tot termisch evenwicht bereikt is.

Statistiek

Entropie werd gedefinieerd door Ludwig Boltzmann, grondlegger van de statistische natuurkunde van veel-deeltjes systemen. Microtoestanden van het systeem worden afgebeeld als punten in de faseruimte die een enorm aantal dimensies heeft. De coordinaten van een fasepunt corresponderen met plaatsen q_i en impulsen p_i van alle deeltjes van het systeem. Relevant zijn delen van de faseruimte van de grootte Δq_iΔp_i die realistische microtoestanden afbeelden, omdat ze ongeveer dezelfde temperatuur, energie per deeltje, hebben als het hele systeem. Daarbij kunnen delen van het systeem (ijsblokjes) sterk afwijkende temperatuur hebben.

Voor een ideaal gas definieerde Boltzmann in 1877 entropie S als evenredig met de natuurlijke logaritme van het aantal microtoestanden dat het gas kan innemen. Max Planck formuleerde dit verband later als

S_B = k ln W

met de Boltzmann constante k = 1,38 10^-23 J/K. W is het aantal realistische microtoestanden.

In 1878 gaf Josiah Gibbs een interpretatie van entropie

S_G = -k ∑ p_i ln p_i

waarin p_i de kans is dat het systeem in microtoestand i verkeert. Deze kansen kunnen verschillen; als ze gelijk zijn reduceert S_G tot S_B.

Termodynamiek

In bewerking.

Delen van dit artikel zijn vertaald uit https://en.wikipedia.org/wiki/Boltzmann%27s_entropy_formula