Die Entropie ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgröße und ist z.T. ein schwieriger Begriff, der schwer anschaulich betrachtet werden kann.
Die Zustandsgrößen, die Enthalpie H und die innere Energie U (die aus dem 1. Hauptsatz abgeleitet werden), sind nicht in der Lage, die Richtung einer Systemänderung vollständig zu beschreiben. Aus diesem Grund definiert der 2. Hauptsatz eine weitere Zustandsgröße, die sogenannte Entropie S. Erst mit Hilfe der Enthalpie H und der Entropie S können System und Systemänderungen vollständig beschrieben werden
Die Entropie ist ebenso wie die Enthalpie und die freie Enthalpie eine wichtige Größe in der physikalischen Chemie. Die Aussage “Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems” ist sehr grenzwertig und trifft nur auf einige Systeme zu. Die Entropie ist zudem keine direkt messbare Größe
Man kann nun ganz einfach einmal die Formel für die Entropie betrachten: S = kB · ln(W), wobei kB die Boltzmann-Konstante ist und die Zahl W entspricht der Zahl der möglichen Zustände eines Systems, dabei sprechen viele bei “W” = 1 von max. Ordnung. Die Entropie aller Stoffe am absoluten Nullpunkt beträgt S = 0 J/mol·K.
Die Zustände eines Systems ergeben sich durch die Teilchenanzahl, dem zur Verfügung stehenden Volumen und dem Energieniveau des Systems. Ist z.B. ein Gas in einem Raum verteilt, dann habe ich mehr Zustände als wenn die Gasmoleküle nur an einem bestimmten Ort im Raum wären (weniger Plätze im Raum sind belegt). Man könnte die Entropie deswegen auch verstehen als Möglichkeit, Energie auf (möglichst) viele Zustände zu verteilen.
Anwendung:
In einer spontan ablaufenden Reaktion steigt die Entropie S immer an (ergibt sich aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik), kein Stoff wird sich von selbst in einen geordneten Zustand begeben, beispielsweise verteilt sich ein Gas immer gleichmäßig in einem Behälter und konzentriert sich nicht nur an einem bestimmten Platz, dem System stehen dadurch mehrere Zustände zur Verfügung und nach der oben genannten Formel nimmt daher die Entropie zu.
Die Entropie ist eine Thermodynamische Zustandsgroße, die den Grad der Unordnung oder das Maß der aufgewendeten Energie, die nicht mehr nutzbar ist, in einem System beschreibt.
Die Zustandsgroße ist die Kenngröße eines Systems, die unabhängig vom Weg ist, auf dem das System in diesen Zustand gelangt ist.
In einem abgeschlossenen System nimmt die Entropie tendenziell zu, d.h, die Unordnung im System steigt. Dies ist bekannt als der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.
Eine hohe Entropie repräsentiert einen hohen Grad an Unordnung oder Verwirrung und eine größere Menge an nicht nutzbarer Energie in einem System.
Bei der Kompression eines idealen Gases bleibt die Entropie unverändert, wenn der Prozess reversibel und adiabatisch (ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung) ist.
Wenn ein System einen Zustand maximaler Unordnung erreicht, erreicht die Entropie ihren maximalen Wert.
Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems und seine ungenutzte Energie, während die Temperatur ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen in einem System ist.
Bei einem adiabatischen Prozess (kein Wärmeaustausch mit der Umgebung) bleibt die Entropie eines idealen Gases konstant.
Die Entropie wird in der Einheit Joule pro Kelvin (J/K) gemessen.
Dieser Satz drückt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik aus, gemäß dem die Entropie oder der Zustand der Unordnung in einem isolierten System tendenziell zunimmt und ein Maximum erreicht, wenn das System einen Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts erreicht hat.