¿Qué es la entropía estándar?

La entropía estándar, en general, es una medida de la cantidad de energía térmica en un sistema cerrado que no está disponible para trabajar, y generalmente se considera la cantidad de trastorno que contiene un sistema. La definición de entropía estándar tiene significados ligeramente diferentes según el campo de la ciencia al que se aplica. En química, la entropía molar estándar se define como la entropía de 1 mol, o molécula de gramo, de materia a una presión atmosférica estándar de 14.7 lbs / pulgada ² (101.3 kPa) y una temperatura dada.

Se supone que los sistemas físicos en la naturaleza están experimentando un cambio de entropía estándar. Esto implica niveles crecientes de entropía estándar a medida que pasa el tiempo, con el resultado final de que el universo algún día encontrará la entropía máxima. Conocido como muerte por calor, es un estado donde toda la energía se distribuye por igual en todo el espacio y a la misma temperatura, por lo que ya no es capaz de realizar ningún trabajo.

El símbolo utilizado para representar la entropía estándar es S ° y se expresa en unidades de trabajo o energía conocidas como julios, por mol de temperatura Kelvin, de modo que expresar entropía molar estándar sería Sm ° / J mol ^-1 K ^-1 . Esto se divide en un número sin unidad en una tabla de entropía estándar. Las sustancias más duraderas tienen la entropía intrínseca más baja, donde el diamante a una temperatura estándar de 77 ° Fahrenheit (25 ° Celsius o 298 Kelvin) tiene la entropía más baja conocida de 2.377, con agua líquida de 69.9 y helio de 126.

Las leyes de la termodinámica establecen que la energía no se crea ni se destruye. Por lo tanto, calcular la entropía estándar es un método para determinar el movimiento de energía entre la materia y los sistemas, donde la energía neta de todo el universo, considerada como un sistema cerrado, siempre permanece constante. A menudo, la mecánica estadística se usa para calcular esta transferencia de energía en química y física, ya que puede modelar el movimiento de moléculas en varios estados de energía.

Aunque se dice que la entropía aumenta en general en todo el espacio, la ilusión en la actividad humana es que se está reduciendo. Cuando la materia se convierte en algo útil para el trabajo, se reduce la entropía estándar o el trastorno del estado químico de la materia prima utilizada. Sin embargo, se utiliza mucha más energía irrecuperable en la producción del producto de lo que vale.

Esta ilusión de que la entropía estándar se está reduciendo en la Tierra a medida que la civilización pone orden en el caos se perpetúa por el hecho de que la Tierra no es un sistema cerrado. A medida que se queman sustancias químicas altamente estructuradas como los combustibles fósiles refinados, se pierde más energía neta de calor en el espacio de la misma manera que el sol irradia la mayor parte de su calor al espacio. Este calor nunca se puede recuperar.

Esta es la razón por la cual los materiales como el diamante tienen un estado de entropía estándar más bajo en 2.377 que el grafito en 5.74, aunque ambos están compuestos del mismo elemento, el carbono. Se utilizó mucha más energía y presión natural para producir el diamante que el grafito, lo que le dio un mayor nivel de orden intrínseco. Por lo tanto, cuanto mayor es el orden de un sistema o material, más entropía estándar ha contribuido al universo en su producción.