Ключевое различие между конфигурационной энтропией и тепловой энтропией заключается в том, что конфигурационная энтропия относится к работе, совершаемой без обмена температурой, тогда как тепловая энтропия относится к работе, совершаемой с обменом температурой.
При этом энтропия является мерой случайности термодинамической системы. Увеличение случайности относится к увеличению энтропии и наоборот.
Что такое конфигурационная энтропия?
Конфигурационная энтропия - это часть энтропии системы, которая связана с дискретными репрезентативными позициями составляющих ее частиц. Он может описывать многочисленные способы, которыми атомы или молекулы в смеси могут упаковываться вместе. Здесь смеси могут быть сплавом, стеклом или любым другим твердым веществом. Более того, этот термин также может относиться к числу конформаций молекулы или числу спиновых конфигураций в магните. Следовательно, этот термин предполагает, что он может относиться ко всем возможным конфигурациям системы.
Обычно разные конфигурации одного и того же вещества имеют одинаковый размер и энергию. Поэтому мы можем использовать следующее соотношение для вычисления конфигурационной энтропии. Она называется формулой энтропии Больцмана:
S=kBlnW
Конфигурационная энтропия задается буквой «S», где kB - постоянная Больцмана, а W - число возможных конфигураций вещества.
Что такое тепловая энтропия?
Тепловая энтропия является экстенсивным свойством термодинамической системы. Что-то происходит спонтанно, что-то нет. Например, теплота будет перетекать от более горячего тела к более холодному, но мы не можем наблюдать обратное, хотя это и не нарушает закон сохранения энергии. Когда происходит изменение, полная энергия остается постоянной, но распределяется по-разному. Таким образом, мы можем определить направление изменения по распределению энергии. Также изменение является спонтанным, если оно приводит к большей случайности и хаосу во Вселенной в целом. И мы можем измерить степень хаоса, случайности или рассеяния энергии с помощью функции состояния; мы называем это энтропией.
Рисунок 01: Диаграмма температура-энтропия для пара
Второй закон термодинамики связан с энтропией и гласит: «Энтропия Вселенной увеличивается в самопроизвольном процессе. Энтропия и количество генерируемого тепла связаны друг с другом степенью, в которой система использует энергию. Фактически величина изменения энтропии или дополнительного беспорядка, вызванного данным количеством тепла q, зависит от температуры. Таким образом, если уже очень жарко, немного дополнительного тепла не создаст гораздо большего беспорядка, но если температура очень низкая, такое же количество тепла вызовет резкое увеличение беспорядка.
В чем разница между конфигурационной энтропией и тепловой энтропией?
Ключевое различие между конфигурационной энтропией и тепловой энтропией заключается в том, что конфигурационная энтропия относится к работе, совершаемой без обмена температурой, тогда как тепловая энтропия относится к работе, совершаемой с обменом температурой. Другими словами, конфигурационная энтропия не имеет обмена с температурой, в то время как тепловая энтропия основана на изменении температуры.
Ниже на инфографике показана разница между конфигурационной энтропией и тепловой энтропией.
Резюме – Конфигурационная энтропия против тепловой энтропии
Энтропия является мерой случайности термодинамической системы. Увеличение случайности означает увеличение энтропии и наоборот. Ключевое различие между конфигурационной энтропией и тепловой энтропией состоит в том, что конфигурационная энтропия относится к работе, совершаемой без обмена температурой, тогда как тепловая энтропия относится к работе, совершаемой с обменом температурой.
