Πώς η εφεύρεση του Πέτρου Ζωγράφου παρακάμπτει την απαγορευτική διάταξη του 2ου θερμοδυναμικού νόμου

«Βασικά ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος σχετίζεται με τις έννοιες της θερμότητας και της θερμοκρασίας. Μία βασική αξίωση του δευτέρου νόμου είναι ότι η θερμότητα ρέει πάντα από ένα θερμό αντικείμενο σε ένα πιο δροσερό, και ποτέ το αντίστροφο. Παραδείγματος χάρη, ένα ποτήρι ζεστό γάλα, κρυώνει θερμαίνοντας τον αέρα γύρω του, ο οποίος είναι κρύος. Αυτό φυσικά αντιτίθεται σε άλλους νόμους, όπως ο πρώτο νόμος, που μας μιλάει για τη διατήρηση της ενέργειας.

Ο δεύτερος νόμος διαμορφώνεται με τον ορισμό μιας ποσότητας που ονομάζεται εντροπία. Όταν η ροή θερμότητας εξέρχεται από ένα αντικείμενο σε ένα άλλο, η εντροπία του πρώτου αντικειμένου πέφτει και δεν αυξάνει, όπως νομίζουν πολλοί. Η ποσότητα της μεταφερόμενης θερμικής ενέργειας Q συνήθως μετράται σε Joule διαιρούμενη με τη θερμοκρασία του αντικειμένου Τ1, η οποία μετράται σε Kelvin. Όταν η ίδια ενέργεια θερμότητας ρέει σε άλλο αντικείμενο, η εντροπία αυτού του αντικειμένου ανεβαίνει από το Q διαιρούμενο με τη θερμοκρασία του δευτέρου αντικειμένου Τ2. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής μπορεί στη συνέχεια να δηλωθεί εάν προσθέσετε όλες τις αλλαγές στην εντροπία όλων των αντικειμένων που μελετάμε. Το αποτέλεσμα πρέπει να είναι ένας θετικός αριθμός ή μηδέν.

Με άλλα λόγια η συνολική εντροπία πρέπει ή να αυξηθεί ή να μείνει η ίδια. Όπως αναφέρουμε και στο παραπάνω βίντεο, ένα ποτήρι ζεστό γάλα όταν κρυώνει, τότε η εντροπία του μειώνεται. Δεν αυξάνει. Όμως η εντροπία του περιβάλλοντος αυξάνει ακόμα περισσότερο αφού το ζεστό γάλα είναι θερμότερο από το περιβάλλον.

Μπορούμε να καταρρίψουμε την αλλαγή εντροπίας που προκύπτει από αλλαγές στις συγκεκριμένες ιδιότητες του συστήματος μας; Υπάρχουν αλλαγές σε πέντε πράγματα που θα οδηγήσουν σε μια αλλαγή στην εντροπία του συστήματος. 1) αλλαγές στην θερμοκρασία, 2) αλλαγές στον όγκο 3) αλλαγές στην Φάση 4) αλλαγές στην μίξη 5) αλλαγές στην σύνθεση.

1) Οι αλλαγές στη θερμοκρασία θα προκαλέσουν αλλαγές στην εντροπία. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική ενέργεια που έχει το σύστημα. Όσο πιο μεγάλη θερμική ενέργεια έχει το σύστημα, τόσο πιο πολλοί τρόποι υπάρχουν για τη διανομή της ενέργειας. Όσο πιο πολλοί τρόποι υπάρχουν για να μοιραστεί αυτή η ενέργεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η εντροπία. Η ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΘΑ ΑΥΞΗΣΕΙ ΤΗΝ ΕΝΤΡΟΠΙΑ.

2) Οι αλλαγές στον όγκο θα οδηγήσουν σε αλλαγές στην εντροπία. Όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος, τόσο πιο πολλοί τρόποι υπάρχουν για τη διανομή των μορίων σε αυτόν τον όγκο, όσο πιο πολλοί τρόποι υπάρχουν για τη διανομή των μορίων (ενέργεια), τόσο μεγαλύτερη είναι η εντροπία. Η αύξηση της έντασης θα αυξήσει την εντροπία.

3) Αλλαγές στη φάση θα οδηγήσουν σε αλλαγές στην εντροπία. Ορισμένες φάσεις έχουν μεγαλύτερο αριθμό συχνοτήτων και συνεπώς υψηλότερη ενέργεια. Τα στερεά δονούνται σε χαμηλότερες συχνότητες και επομένως τη μικρότερη εντροπία.Τα υγρά έχουν περισσότερες μικροσκοπικές μονάδες και έτσι έχουν υψηλότερη εντροπία. Όταν μια ουσία είναι ένα αέριο, έχει πολλές περισσότερες μικροσκοπικές μονάδες και έχει την υψηλότερη εντροπία.

4) Η μίξη των ουσιών αυξάνει την εντροπία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα μικροστοιχεία για το μικτό σύστημα σε σχέση με το σύστημα χωρίς ανάμιξη. Περισσότερες συχνότητες (μικροκέντρα) σημαίνουν μεγαλύτερη εντροπία. ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑ ΑΠΟ ΤΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΑ ΟΠΟΙΑ ΠΡΟΚΥΠΤΕΙ Η ΕΣΦΑΛΜΕΝΗ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΟΤΙ Η ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΕΙΝΑΙ ”ΔΙΑΤΑΡΑΧΗ.

Τέλος, η εντροπία μπορεί να αλλάξει ως αποτέλεσμα της χημείας. Τα διάφορα μόρια έχουν διαφορετικές εντροπίες. Έτσι μπορεί να είναι δύσκολο να κοιτάξετε μια αντίδραση και να μαντέψετε εάν η εντροπία ανεβαίνει η κατεβαίνει. Εντούτοις γενικά αν τα προϊόντα έχουν μεγαλύτερο αριθμό μορίων από τα αντιδρώντα τότε η εντροπία μπορεί να αυξηθεί. Εάν τα προϊόντα βρίσκονται σε φάσεις υψηλότερης εντροπίας από τα αντιδρώντα η αντίδραση πιθανόν να έχει μεγαλύτερη εντροπία (π.χ 2Fe(s)+3O2(g)>>>2Fe2O3(ες) ΔSr<0). Η αλλαγή στην εντροπία γι αυτήν την αντίδραση θα είναι αρνητική. Αυτό επειδή τα αντιδραστήρια έχουν τόσο ένα στερεό όσο και ένα αέριο, ενώ το προϊόν είναι απλώς μια στερεή ένωση.