Biến Thiên Entropy Là Gì?
Entropy (S) là đại lượng đo mức độ hỗn loạn, hay số cách sắp xếp vi mô khả dĩ của một hệ nhiệt động. Biến thiên entropy (ΔS) cho biết mức độ hỗn loạn ấy thay đổi ra sao trong một quá trình. Với quá trình trao đổi nhiệt thuận nghịch ở nhiệt độ không đổi, biến thiên entropy đơn giản bằng nhiệt lượng cấp vào chia cho nhiệt độ tuyệt đối. Máy tính này áp dụng hệ thức cơ bản \( \Delta S = q_{rev} / T \) để cho ra ΔS theo đơn vị jun trên kelvin (J/K).
Cách Sử Dụng Máy Tính
Nhập nhiệt lượng trao đổi theo cách thuận nghịch, q, tính bằng jun (J). Dùng giá trị dương khi nhiệt đi vào hệ và giá trị âm khi nhiệt thoát ra khỏi hệ. Sau đó nhập nhiệt độ tuyệt đối T tính bằng kelvin (K) — nhớ đổi từ độ Celsius bằng cách cộng thêm 273,15. Máy tính sẽ lấy q chia cho T và trả về biến thiên entropy ΔS theo J/K.
Giải Thích Công Thức
Phương trình định nghĩa là:
$$\Delta S = \frac{q_{rev}}{T}$$Trong đó qrev là nhiệt lượng trao đổi dọc theo một quá trình thuận nghịch, còn T là nhiệt độ tuyệt đối không đổi tính bằng kelvin. Vì nhiệt độ nằm ở mẫu số nên cùng một lượng nhiệt sẽ tạo ra biến thiên entropy lớn hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Đối với phản ứng hóa học, ta còn có dạng khác: \( \Delta S = \sum S_{\text{sản phẩm}} - \sum S_{\text{chất phản ứng}} \), tức là tổng entropy mol chuẩn.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử 1000 J nhiệt được hệ hấp thụ một cách thuận nghịch ở nhiệt độ giữ cố định 300 K. Khi đó:
$$\Delta S = 1000 \text{ J} \div 300 \text{ K} = 3{,}3333 \text{ J/K}$$Dấu dương xác nhận entropy của hệ đã tăng lên khi hệ hấp thụ nhiệt.
Câu Hỏi Thường Gặp
Vì sao nhiệt độ phải tính bằng kelvin? Entropy được định nghĩa dựa trên nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ nhiệt động). Dùng độ Celsius sẽ cho kết quả sai, thậm chí vô nghĩa khi gần 0 °C.
ΔS có thể âm không? Có. Nếu nhiệt thoát ra khỏi hệ (q âm) thì ΔS âm, nghĩa là hệ trở nên trật tự hơn.
ΔS có đơn vị gì? Jun trên kelvin (J/K). Với entropy mol, hãy chia cho số mol để được \( \text{J/(mol}\cdot\text{K)} \).
