الانتروبي هو عبارة عن

كتابة نور محمد - تاريخ الكتابة: 19 سبتمبر 2021 , 17:09
الانتروبي هو عبارة عن

الانتروبي هو عبارة عن ماذا؟ حيث أن لكل من علم الفيزياء والكيمياء أهمية بالغة داخل المجتمع، فعن طريق كل من المجالين اخترع العلماء العديد الأشياء التي بدورها يسرت لنا الحياة عن ذي قبل، كاختراع الكهرباء، ووسائل الاتصالات، والموصلات، والعديد من الأجهزة الطبية التي ساهمت في إنقاذ حياة الكثير من الناس، ولمبدأ الإنتروبيا نفس الأهمية لارتباطه بكل من علم الفيزياء، والكيمياء، وعدة مجالات أخرى.

الانتروبي هو عبارة عن

الإنتروبي هو عبارة عن القصور الحراري، ويطلق عليها في اللغة الإنجليزية Entrop، وتعد الإنتروبيا هي إمالة أي نظام مغلق إلى التحول التلقائي حتى الوصول إلى حالة توزيع متساوية في جميع الأجزاء، مثل التساوي في درجات الحرارة، والتساوي في الكثافة، والتساوي في الضغط.

والإنتروبيا من ضمن المبادئ الهامة جدًا في علم الفيزياء والكيمياء، بجانب إمكان تطبيقها في عدة في مجالات أخرى مثل مجالي الاقتصاد والفلك، حيث أن الإنتروبيا تعد جزء مهم ورئيسي من الديناميكا الحرارية، ومبدأ أساسي في الكيمياء الفيزيائية.

نقاط رئيسية حول الإنتروبيا

هناك عدة نقاط رئيسية  تتعلق بالانتروبيا وهي كالتالي:-

  • تعد الإنتروبيا أداة محددة لقياس العشوائية، والفوضى في أي نظام.
  • قيمة الإنتروبيا تعتمد بشكل رئيسي على كتلة النظام، ويعبر عنها رمز S.
  • وحدة قياس الإنتروبيا هي جول/كلفن.
  • الإنتروبيا لها خاصية الإمكان في أن تكون سالبة أو موجبة، وذلك طبقًا للديناميكا الحرارية، وبالأخص القانون الثاني منها.[1]

أمثلة على الإنتروبيا

يوجد في الإنتروبيا عدة أمثلة متنوعة، من ضمن تلك الأمثلة، ما يلي:

  • عند ذوبان مكعب الثلج ترتفع الإنتروبيا، ومن السهل تخيل كمية الفوضى التي تزيد بذوبان المكعب داخل النظام، فالثلج عبارة عن مادة مرتبطة ببعضها البعض عن طريق نسيج كريستال، وعند الذوبان تكتسب تلك الجزيئات طاقة أكثر وهذا بدوره يساعدها على الابتعاد عن بعضها، مما يؤدي لتفكك بناء مكعب الثلج.
  • انتقال السائل من الحالة السائلة للحالة الغازية، نفس خطوات نظام تفكك مكعب الثلج، مع الازدياد المستمر في الفوضى، والعشوائية، فبسبب تبخر الماء ازدادت طاقة النظام.

شاهد أيضًا: وحدة قياس الشغل في النظام الدولي

أهمية الإنتروبيا في حياتنا

بعد عدة نتائج، ودراسات متعددة تبين أن الإنتروبيا لها الكثير من الفوائد، من ضمن تلك الفوائد، ما يلي:

  • أن اتحاد الخلية الحية مع الخلايا الأخرى في شكلٍ مُنتظم من أجل تشكيل أنسجة يعد نظام من ضمن أنظمة الإنتروبيا، وسبب اجتماع الخلايا بذلك الشكل من أجل الصحة جيدة.
  • ذلك الاكتشاف ساعد في إنتاج الأنسجة والأعضاء الصناعية، وذلك بالاعتماد على أسس الديناميكا الحرارية.
  • توصل العلماء إلى أنّ عملية تكوين العضو تتطلب تكوين عدة مجموعاتٍ من الأنسجة، ولتكوين تلك الأنسجة يجب تكوين عدة خلايا متجاورة، ومن أجل اجتماع تلك الخلايا لكي تكون محاذيةً لبعضها يحدث عدة تفاعلات كيميائيةٍ حيويةٍ.

مؤسس علم الإنتروبيا

مؤسس علم الإنتروبيا هو رودلف كلويس، وكان كلويس عالم فزيائي من ألمانيا، درس في المدارس الألمانية حتى وصل إلى الجامعة، ودرس بالجامعة علم الفيزياء، وتخصص فيه، بجانب دخوله في سلك التعليم، وعُين أستاذ للفيزياء في جامعة برلين، في كلية الهندسة بالأخص في أواخر القرن التاسع عشر.

قدم رودولف فرضية قانون الديناميكا الحرارية الثاني، وذلك تأكيدًا على ما يُسمى بعلم الإنتروبيا، ونص ذلك القانون على أنه من المستحيل انتقال حرارة جسمٍ باردٍ إلى جسمٍ ساخن، وأكد على وجود ما يُسمى بمبدأ الإنتروبيا والذي يعني تبديد الطاقة المتاحة.

وترقى رودلف إلى درجة الأستاذية في جامعة فورتسبورغ في عام 1867م في تخصص الفيزياء، وفي جامعة بون أيضًا في أواخر القرن الثامن عشر، وتُوفي رودلف في الرابع والعشرين من شهر أغسطس عام 1888 ميلاديًا.[2]

الإنتروبيا في الديناميكا الحرارية

في الترموديناميكا يقوم العلماء بوصف تبادل الطاقة “تبادل الطاقة” بين الوسط المحيط والنظام، وهناك طريقتين للتفاعل بين ذلك الوسط والنظام، فإما يحدث تبادل حراري “طاقة” بينهم، أو تبادل شغل، وعند تبادل الحرارة يتغير نظام الإنتروبيا إنتروبيا الوسط المحيط، وعندما يكون المجموع موجب يصل النظام إلى أكثر حالته الصفرية microstates، ونجد حينها أن التغيير الإنتروبي يحدث ذاتيًا، دون تدخل.

شاهد أيضًا: العدد الذي يحلل إلى عاملين، أوليين متماثلين

الإنتروبيا والطاقة الداخلية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية

من ضمن أفضل المعادلات في الديناميكا الحرارية، والكيمياء الفيزيائية، وتربط أيضًا الإنتروبيا بالطاقة الداخلية للنظام على كالآتي:

  • dU = T dS – p dV

التغير هنا يعتبر في الطاقة الداخلية نفسها dU، وذلك ناتج ضرب الحرارة المطلقة T في تغيير الإنترُوبيا dS، بعد حذف الضغط الخارجي P، بجانب حذف التغير في الحجم dV، ونص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الأنظمة المغلقة لا تقل الإنتروبيا فيها، بجانب أن الإنتروبيا لا تقل في أي نظام إلا إذا زيد إنتروبيا من نظام آخر.

الإنترُوبيا كما يقول الخبير الفيزيائي محمد صابر

تعد مقياس الفوضى، والعشوائية داخل أي نظام، بجانب كونها من أحد أهم خصائص الديناميكا الحرارية، وذلك بسبب تغيير قيمتها بتغير اختلاف مقدار المواد الموجودة بداخلها، وتعد الإنتروبيا أيضًا أحد المبادئ المهمة في مجالي الفيزياء والكيمياء، وتستخدم في عدة مجالات أخرى متعددة، لذلك للإنتروبيا أهمية بالغة في الوقت الحالي.[3]

وفي النهاية نكون قد عرفنا أن الانتروبي هو عبارة عن القصور الحراري، حيث أن ذوبان مكعب الثلج يمثل مستوى الإنتروبيا وهو يزداد، وذلك بسبب كمية الفوضى التي تزيد بذوبان المكعب داخل النظام، والسبب في ذلك هو كون مكعب الثلج عبارة عن مادة مرتبطة ببعضها البعض عن طريق نسيج يشبه الكريستال، وعند الذوبان تكتسب تلك الجزيئات طاقة أكثر، مما بدوره يساعدها في الابتعاد عن بعضها، ويزيد من مستوى الإنتروبيا.

المراجع

  1. ^ thoughtco.com , Entropy Definition in Science , 19\09\2021
  2. ^ universetoday.com , What is Entropy? , 19\09\2021
  3. ^ thoughtco.com , Entropy Definition in Science , 19\09\2021
55 مشاهدة