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. Maar de meeste fasepunten zijn niet relevant. De faseruimte kan worden verdeeld in cellen van de grootte Δq_iΔp_i, die realistische microtoestanden afbeelden, die 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 1872 de entropie S als

S_B = k ln W

met de Boltzmann constante k = 1,38 10^-23 J/K. W is de kans dat de microtoestand van het gas realistisch is. Het was echter niet duidelijk hoe W gemeten of berekend wordt.

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