Ενθαλπία και εντροπία

[mred-akias]

Βέβαια θα μπορούσε να απαντήσει οποιοσδήποτε μηχανικός έχει κάνει τεχνική θερμοδυναμική αλλά νομίζω ότι αποτελεί κατεξοχήν αντικείμενο των μηχανολόγων. Τεσπα..

 

Εξηγήστε μου κάτι....

Α)Μπορούμε να θεωρήσουμε την εντροπία σαν έμμεσο μέτρο για την "ταξη"? Λογικά όταν μειώνεται η εντροπία σε ένα σύστημα τότε αυτό δεν "οδεύει" πάντα προς στερεοποίηση και άρα και προς κρυσταλική δομή? (αέριο->υγρό->στερεό=κρυσταλλική δομή)?

 

Β)Σε όλους τους κύκλους (carnot-diesel-otto κλπ) η συνολική μεταβολη της εντροπίας δεν θα είναι πάντα ίση με το μηδέν? Αν όχι γιατί και αν μπορείτε δώστε και παράδειγμα...

 

Τέλος πάντων έχω μπλέξει τα μπούτια μου ή όχι?

[CostasV]

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%95%CE%BD%CF%84%CF%81%CE%BF%CF%80%CE%AF%CE%B1

 

Για το Α, ναι έτσι είναι.

Για το Β, όπως θέτεις το ερώτημα, είναι λίγο ασαφές. Η εντροπία σχετίζεται με κλειστό θερμοδυναμικό σύστημα. Ποιό είναι το κλειστό θερμοδυναμικό σύστημα στο ερώτημά σου;

[nicmar1983]

Να απαντήσω εγώ ως κλασσικός χημικός? Εντροπία είναι μία συνεχής,παραγωγίσιμη και μονοτόνως αύξουσα συνάρτηση της ενεργείας μέσω των εκτατικών ιδιοτήτων κάθε απλού συστήματος. Σημ: εκτατικές ιδιότητες καλούνται αυτές που εξαρτώνται από το μέγεθος του συστήματος.. Δηλ θα μπορούσες να πεις ότι S=S(U,V,ni) όπου U η εσωτερική ενέργεια του συστήματος.. Τώρα υπάρχει μία σχέση του Boltzmann που συνδέει την εντροπία με το μέτρο της αταξίας σε ένα σύστημα και είναι S=klnΩ όπου k η περίφημος σταθερά του Boltz και Ω ο αριθμός των μικροσκοπικών διαμορφώσεων. Έτσι για ένα σύστημα με εντοπισμένα Ν σε πλήθος σωματίδια ανεξάρτητα μεταξύ τους όπως πχ μία κρυσταλική δομή (υπάρχουν ταλαντώσεις των μορίων άρα πλήρης εντοπισμός αυτών στο επίπεδο xy και καμία μεταβολή μετά από αμοιβαία μετάθεση των μορίων κτλ κτλ) και θεωρώντας ότι σε στερεό όλα ευρίσκονται εις την θεμελιώδη τους κατάσταση,άρα θα υπάρχει μία κατανομή ενεργείας υπάρχει δηλ Ω=1 και S=kln1=0 άρα πράγματι μαθηματικώς αποδεικνύεται ότι σε στερεό έχεις εντροπία μηδέν..

Όσον αφορά το (Β) υπάρχει μία πληθώρα εξαγομένων εξισώσεων ούτως ώστε να υπολογίσεις την εντροπία ενός συστήματος.Αυτές είναι υπό μορφή μερικών παραγώγων όπου αν ψάξεις σε βιβλιογραφία θα τις βρεις.Π.χ. μία ωραία που θυμάμαι είναι η dS=δq/T όπου ουσιαστκά σου λέει ότι η ροή θερμότητος ψευδοστατικώς σε ένα σύστημα,σου επιφέρει αύξηση της εντροπίας. Ή π.χ. dG/dT=-S όπου G η ενέργεια κατά Gibbs..Πάντως γενικά να θυμάσαι το γενικό αξίωμα της Θερμοδυναμικής που λέει ότι μεταξύ δύο συστηματων κατά την ισορροπία οι εκτατικές παράμετροι θα πάρουν τιμές ούτως ώστε να έχουμε την μέγιστη εντροπία..Με αυτό τον ορισμό εξηγείς όλα τα φαινόμενα στον κλάδο σας όπως π.χ. γιατί σπάνε οι κολώνες,γιατί ραγίζουν τα τοιχία,γιατί το νερό κάνει υγρασία στην ταράτσα,γιατί στέκεται το μπαλκόνι και δεν πέφτει σε συνδιασμό με την αντοχή υλικών που πάλι ανάγεται στην ίδια εξήγηση κοκ..

Σημ#2: Όλα τα παραπάνω ανάγονται στην Στατιστική μηχανική-Θερμοχημεία αλλά είναι όλα μία προσέγγιση..Η αλήθεια για ένα σύστημα βρίσκεται στην Κβαντική εξήγηση των φαινομένων δηλ να δεις το σύστημα όχι μικρο- αλλά νανοσκοπικά,σε επίπεδο δηλ μηκών κύματος όπου λύνεις εξισώσεις Scrodinger μέσω Χαμιλτωνειανών του συστήματος κτλ κτλ.Και αυτή η μέθοδος εξηγεί πραγματικά τα πάντα στον υλικό κόσμο..

[traxanas]

nicmar1983 ...να σε ρωτησω κατι με την σειρα μου..?

 

μπορεις να επεξηγησεις με πρακτικα παραδειγματα αυτο που ανεφερες περι υγρασιας,περι τεχνικης μηχανικης(μπαλκονι,ραγισματα) κτλ?λιγο πιο εκτεταμενα αν ειναι ευκολο να τα καταλαβουμε...

 

υ.γ.ξερω οτι μεταδοση θερμοτητας,μηχανικη ρευστων,θερμοδυναμικη,χημεια,κτλ ειναι απλα 'κατηγοριες' της φυσης,τα οποια τα διαιρεσε ο ανθρωπος,ουτως ωστε να κανει την ζωη του πιο ευκολη,αλλα δεν ειχα φανταστει ποτε οτι η εντροπια παιζει τετοιο ρολο σαν αυτα τα παραδειγματα που εθεσες...

[nicmar1983]

Traxanas,θα στο θέσω λίγο πιο γενικά αλλά θα καταλάβεις.Τα πάντα στον υλικό και μόνον κόσμο ανάγονται σε προβλήματα ενεργείας που κάθε άνθρωπος καλείται να λύσει καθημερινώς.Η ενέργεια λοιπόν ενός συστήματος μικροσκοπικώς εκφράζεται με την έννοια της εντροπίας ενώ νανοσκοπικώς με την έννοια των Χαμιλτωνειανών όπου κι αυτές έχουν φυσικά μονάδες ενεργείας.Π.χ. η μαστοράτζα στο γιαπί πετάει ένα τούβλο από τον τρίτο,και αυτό μόλις φτάσει στο έδαφος,θέλοντας να πάρει την μεγίστην εντροπίαν γίνεται χίλια κομμάτια και απλώνει.Τροπον τινά αυξάνει το όγκο λες δηλ ότι τίνει να καταλάβει τον μέγιστο χώρο μέχρι οι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων να του δώσουν μίαν ελάχιστην τιμήν ενεργείας.(Αυτή είναι και η εξήγηση της δυναμικής ενεργείας).

Το ράγισμα πχ ανάγεται πάλι στο ίδιο πρόβλημα ενεργείας,δηλ τα σωματίδια του μπετόν τείνουν να πάρουν ή την μεγίστην εντροπίαν ή την ελαχίστην ενέργειαν(ταυτόσημες έννοιες).Φτιάχνεις ένα μπαλκόνι π.χ.,στεγνώνει και πατάς και δεν πέφτει ή δεν βουλιάζει."Γιατί?",αναρωτιέσαι.Γιατί η χαμιλτωνειανή του συστήματος είναι τέτοια όπου ανάγεται σε ένα ενεργειακό ελάχιστο.

Ένας ανόητος και δη αμόρφωτος κατασκευαστής φτιάχνει μίαν οικοδομήν,και μετά από λίγες βροχές βλέπει υγρασία στο ταβάνι.Προσπαθεί ο δύσμοιρος να τα μπαλώσει όπως-όπως μην και τα δει ο αγοραστής,ενώ μόλις το "διώξει" δέχεται σωρία τηλεφ να επισκευάσει την υγρασία.Που να ήξερε λοιπόν πως να λύσει το πρόβλημα??Ποιο "πεζοδρομιακό" πανεπιστήμιο να του το διδάξει?? Κι εσύ σαν έμπειρος μηχανικός και μορφωμένος απλά του εξηγείς(σιγά μην καταλάβει.Ξέρει αυτός καλύτερα-έμαθε στο πεζοδρόμιο) ότι η σταγόνα του νερού,ενός κατ'εξοχήν πολικού μορίου(κράτα το αυτό),τείνει να έχει όπως όλα τα πράγματα στη φύση μία ελάχιστον ενέργειαν.Κι επειδή στην ανόητη χημεία την οποίαν διδάσκουν στα λύκεια,έλεγαν ότι τα όμοια διαλύουν όμοια και όλα τα παρόμοια τελοσπάντων,οι σταγόνες λοιπόν "τρώνε" το μπετόν.Έτσι του λες ότι αν έβαζε ένα πολυμερικό υλικό στεγανοποίησης,στον αιώνα τον άπαντα,υγρασία από το νερό δεν θα έβλεπε.Που να ήξερε ότι τα πολυμερή μονομερίζονται με πολύ μικρότερο ρυθμό υπό την επίδρασην της ηλιακής ακτινοβολίας ή από δυσμενείς συνθηκες πίεσης και θερμοκρασίας,από ότι το νερό να "τρώει" το μπετόν.Επίσης κατά έναν όχι μαγικό τρόπο,δεν "ανακατεύονται" τα πολυμερή μεγαλομόρια με τα μόρια του νερού.Άλλες γωνίες δεσμών του καθενός,καμία σχέση και στις διπολικές ή τετραπολικές ή οκταπολικές ή δεκαεξαπολικές ροπές που δεν έχουν,καμία σχέση στις χαμιλτωνειανές των δύο συστημάτων,άρα το ελάχιστο ενεργείας προστάζει αυτά τα δύο υλικά ανεξαρτήτως φυσικής καταστάσεως να μην αναμιχθούν ποτέ των ποτών!!!Άσε που το νερό είναι πολύ μικρό σε μέγεθος μόριο και κάλλιστα δύναται να εισέλθει εντός μικροσκοπικής οπής στο μπετόν ενώ ένα πολυμερές(μεγαλομόριο) πλην ενός επιθυμητού ορίου δεν δύναται.Κι αυτό ανάγεται σε πρόβλημα σωματιδίου σε φρέαρ διαφορετικών όμως τοιχωμάτων για το κάθε μόριο,ένα δηλ κατ'εξοχήν κβαντικό πρόβλημα.Το ίδιο ισχύει για την πίσσαν που βάζεται ως μόνωση.Ένα μη πολικό μόριο,κατάλοιπο του πετρελαίου,που όμως σαν υλικό κι έτσι όπως το έχουν σε πανιά,δεν έχει τέτοια ομοιογενή δομή στο χώρο όπως ένα πολυμερές.Αλλά αν δεν θέλεις να μπλέξεις με όλα αυτά,λες του ευλογημένου,να κάνει μία κλίσην εις την ταράτσα να φεύγουν τα νερά όχι απο αγωγούς μέσα από το κτήριο αλλά από τα εξωτερικά τοιχία.Απλά δηλ δίνεις στο νερό την δίοδον για την ελάχιστην ενέργειαν.. Κτλ Κτλ

Σημ#1:Όπως σου είπα,κάθε φαινόμενο στον μακρόκοσμο ανάγεται σε πρόβλημα ενεργείας αν εξαιρέσεις τις μεταφυσικές ερμηνείες.Γιατί σου αρέσει ο ύπνος και η ξάπλα από το να δουλεύεις?Γιατί πίνεις νερό?Γιατί τρως?Γιατί το 30% των Ελλήνων είναι παχυσαρκοι?Γιατί πας με το ανσασέρ και όχι με τις σκάλες?Γιατί φτιάξαμε το ίντερνετ?Γιατί συζητούμε την πυρηνική ενέργεια ως κύρια μορφή ενεργείας?Απλά κάθε άνθρωπος έχει ένα αποθεματικό ενεργείας κι ένα αποθεματικό χρόνου που προσπαθεί να το κατανείμει όσο καλύτερα μπορεί.Το μεν αποθεματικό-φράγμα ενεργείας κάποιες φορές "σπάει" όπως λέμε με αρνητικές συνέπειες,π.χ. ο πρόωρος θάνατος των παχύσαρκων,το δε μειονέκτημα του αποθεματικού του χρόνου δεν ανακυκλώνεται κι ότι σπαταλάς από αυτόν,πάει,το έχασες.

Σημ#2: Ξέρω ότι είμαι out of topic αλλά η χημεία,να μιλήσω για τον κλάδο μου,δεν είναι γιαούρτια που αναλύεις και ζουμιά που ανακατεύεις.Είναι και αυτά,και καλά που υπάρχουν, αλλά η πραγματική Χημεία είναι ένα τεράστιο μαθηματικό πρόβλημα που προσπαθεί ο σωστός επιστήμονας να λύσει.Επίσης traxanas όλες αυτές οι "κατηγορίες" που λες,χωρίστηκαν μίαν εποχήν όπου οι άνθρωποι δεν γνώριζαν την πραγματικήν δομήν του ατόμου.Τώρα τα πράγματα έχουν αλλάξει,ξέρουμε επακριβώς τι γίνεται μέσα στο άτομο και εξηγούμε τα πάντα κβαντικώς και μόνον.Απλά κατά σύμβαση όλα τα παραπάνω είναι εφαρμογές κάποιων νόμων που προϋπήρχαν από Τον Θεόν, και απλά μας τους χάρισε αφού είδε ότι κάποιοι άνθρωποι πραγματικά κοπιάζουν παρά τα πάθη και τις αδυναμίες των..Π.χ. ο Scrodinger ήταν γνωστός γυναικάς της εποχής του.Παρ'αυτα το περίφημο πρόβλημα ιδιοτιμών ΗΨ=ΕΨ,όπου Η η χαμιλτωνειανή του συστήματος,το βρήκε έπειτα από πολύ απομονώση με μίαν όμως ερωμένην του σε κάποιο εξοχικό στην Γερμανίαν αν ενθυμούμαι καλώς.Αλλά έτσι είναι ο καλός Θεός."Επι ολίγα ής πιστός, επι πολλών σε καταστήσω".

[traxanas]

εγω μετα απο αρκετη εντριφηση στο μαθημα της μεταδοσης θερμοτητας και της μηχανικης ρευστων,πιστευω πως πρακτικα,ολα τα πραγματα ειναι ενεργεια..μακροσκοπικα εξεταζοντας,με μικρες δοσεις μικροσκοπιου...αντιλαμβανομαι οτι η υλη κινειται,τριβεται και αρα μεσω αυτης της τριβης δημιουργειται θερμοτητα,αλλα φυσικα δεν αναλυουμε σε τεραστιο βαθμο το αντικειμενο των χημικων μηχανικων ή των χημικων...

παρεπιπτωντος νομιζω πως ειναι στην φυση του ανθρωπου να διαιρει και να δημιουργει κατηγοριες πραγματων ως αισθηση ψευδοελεγχου επι της φυσης ή/και γιατι οχι για ευκολια του...αντιλαμβανεσαι ομως πως χωρις αυτο,δεν θα υπηρχαν ειδικοτητες στα επαγγελματα..παρα μονο ατομα με γνωστικα αντικειμενα...

[mred-akias]

Εγώ πάντως έβγαλα άκρη... Και χωρίς να έχω ξανακούσει ή ξαναδεί αυτό: "Χαμιλτωνειανών" ξέρω ότι το να λύσεις τις Scrodinger είναι παλουκάκι και με μεγάλη χαρά προσπέρασα το όλο πρόβλημα καθώς ήταν στο ιστορικό κομμάτι της ανόργανης στο 1ο έτος...

 

 

Και εγώ να πω ότι η φύση δεν δουλεύει απαραίτητα με τους "νόμους" των επιστημών. Απλά οι επιστήμες είναι μια πολύ καλή προσέγγιση της πραγματικότητας, αρκετά καλή για να πηγαίνουμε στο φεγγάρι, να χτίζουμε κτίρια ύψους πολλών μέτρων, να ανοίγουμε σήραγγες, και γενικότερα να προσαρμόζουμε τον κόσμο στα ανθρώπινα μέτρα μας. Δεν θα ήταν άσχημη ιδέα πάντως να συνεχίσουμε την κουβέντα σε νέο thread...

[nicmar1983]

Η φύση λειτουργεί με τους νόμους της επακριβώς,κι εμείς υποχρεωτικώς τους ακολουθούμε από τη στιγμή που τους ανακαλύψαμε.Οι προσεγγίσεις απλά αιτιολογούν τις παντώς είδους ατέλειες στην ύλη (ρωγμές,κλίσεις,πτώσεις,υγρασίες κτλ κτλ)

[mavlamemos]

Οσο και να εχω προσπαθησει να ψαξω στο νετ για πληροφοριες οσον αφορα εντροπια και ενθαλπια δεν εχω βρει.Και στην σχολη δεν μας εχουν εξηγησει σχεδον καθολου εως καθολου.Για να μην αναφερθω στα βιβλια που μας εχουν δωσει γιατι αυτο ειναι αλλο ανεκδοτο.Στο wikipedia που εψαξα βρηκα καποια ακρη αλλα και παλι οχι τοσο κατανοητα. Μπορει καποιος να εξηγησει τι ειναι και πως μας βοηθανε γενικοτερα και αν μπορει να δωσει και μερικους ορισμους?

[jimjimre]

δεν έχεις βρει τίποτα στο ίντερνετ? χιλιάδες πληροφορίες μπορείς να βρεις, ακόμα και e-book θερμοδυναμικής...