Calculadora d'Entropia

Autor: Henrick Yau
- 21 de juliol de 2026
| |

Calculadores

Aquesta calculadora determina els canvis d'entropia en diversos processos termodinàmics. L'entropia (S) és una mesura del desordre o aleatorietat en un sistema.

La unitat SI de l'entropia és joules per kelvin (J/K) o J/(mol·K) per a l'entropia molar.

Canvi d'entropia per a transicions de fase

Introduïu un valor positiu independentment de la direcció
g/mol

Sobre l'entropia

L'entropia (S) és una propietat fonamental que quantifica el grau de desordre o aleatorietat en un sistema termodinàmic. En termes senzills, mesura com l'energia es dispersa o s'estén en un sistema.

Conceptes clau:
  • Segona llei de la termodinàmica: L'entropia d'un sistema aïllat sempre augmenta amb el temps, aproximant-se a un valor màxim en equilibri.
  • Unitats: La unitat SI d'entropia és joules per kelvin (J/K). L'entropia molar s'expressa en J/(mol·K).
  • Entropia estàndard: L'entropia molar estàndard (S°) d'una substància a 25°C i 1 bar de pressió.
  • Canvi d'entropia: Per a un procés, ΔS = Sfinal - Sinicial. Un ΔS positiu indica un augment del desordre.
Canvis d'entropia en diferents processos:
  • Canvis de fase: Generalment, l'entropia augmenta quan la matèria canvia de sòlid a líquid o de líquid a gas (Ssòlid < Slíquid < Sgas).
  • Canvis de temperatura: Escalfar una substància normalment augmenta la seva entropia a mesura que augmenta el moviment molecular.
  • Mescla: L'entropia augmenta quan es barregen diferents substàncies, ja que el sistema es torna més desordenat.
  • Reaccions químiques: Els canvis d'entropia depenen del nombre i la complexitat de les molècules de reactius i productes.
Interpretació estadística:

Des d'una perspectiva estadística, l'entropia es relaciona amb el nombre de configuracions microscòpiques possibles (microestats) d'un sistema. La fórmula d'entropia de Boltzmann, S = kBln(W), connecta l'entropia termodinàmica amb la mecànica estadística, on kB és la constant de Boltzmann i W és el nombre de microestats.

Teoria de la informació:

En teoria de la informació, l'entropia de Shannon mesura la incertesa o aleatorietat en una distribució de probabilitats, representant el contingut mitjà d'informació dels esdeveniments. Tot i que matemàticament similar a l'entropia termodinàmica, és conceptualment diferent.

Què és el Calculador d'Entropia?

El Calculador d'Entropia és una eina dissenyada per calcular canvis d'entropia en diversos processos termodinàmics. L'entropia (S) mesura el desordre d'un sistema i té un paper clau en la comprensió de la transferència d'energia i l'eficiència en canvis físics i químics.

Aquesta eina proporciona càlculs per a:

  • Canvis de Fase – Variacions d'entropia durant la fusió, congelació, vaporització i condensació.
  • Canvis de Temperatura – Canvi d'entropia quan una substància s'escalfa o es refreda.
  • Mescla – Efectes d'entropia quan es barregen dues o més substàncies.
  • Reaccions Químiques – Diferència d'entropia entre reactius i productes.
  • Entropia Estadística – Entropia basada en el nombre de microestats o entropia de la informació.

Fórmules d'Entropia

1. Canvi d'Entropia per a Transicions de Fase:
ΔS = ΔH / T

On:

  • ΔS = Canvi d'entropia (J/K)
  • ΔH = Canvi d'entalpia per a la transició de fase (J)
  • T = Temperatura (K)
2. Canvi d'Entropia per a Canvis de Temperatura:
ΔS = nCp ln(T₂ / T₁)

On:

  • n = Quantitat de substància (mol)
  • Cp = Capacitat calorífica a pressió constant (J/(mol·K))
  • T₁ = Temperatura inicial (K)
  • T₂ = Temperatura final (K)
3. Entropia de Mescla:
ΔSmix = -R (n₁ln x₁ + n₂ln x₂ + ...)

On:

  • R = Constant dels gasos (8,314 J/(mol·K))
  • ni = Quantitat del component i (mol)
  • xi = Fracció molar del component i
4. Canvi d'Entropia en Reaccions Químiques:
ΔS°rxn = ∑νpS°p - ∑νrS°r

On:

  • νp = Coeficient estequiomètric del producte
  • S°p = Entropia molar estàndard del producte (J/(mol·K))
  • νr = Coeficient estequiomètric del reactiu
  • S°r = Entropia molar estàndard del reactiu (J/(mol·K))
5. Entropia Estadística:
S = kB ln(W)

On:

  • kB = Constant de Boltzmann (1,380649 × 10-23 J/K)
  • W = Nombre de microestats possibles

Com Utilitzar el Calculador d'Entropia

Utilitzar el calculador és senzill. Segueix aquests passos:

  1. Selecciona el tipus de càlcul d'entropia que necessites (Canvi de Fase, Canvi de Temperatura, Mescla, Reacció o Estadística).
  2. Introdueix els valors requerits, com ara temperatura, entalpia o quantitats de substància.
  3. Tria les unitats adequades dels menús desplegables.
  4. Fes clic al botó "Calcular Entropia" per obtenir resultats a l'instant.
  5. Visualitza el canvi d'entropia calculat juntament amb explicacions i aplicacions de les fórmules.

Per què és Important l'Entropia?

L'entropia ajuda a explicar l'espontaneïtat de les reaccions, l'eficiència energètica i el desordre en un sistema. Comprendre l'entropia és crucial en àmbits com:

  • Termodinàmica – Ajuda a predir la direcció dels processos químics i físics.
  • Química – Determina la viabilitat de les reaccions i l'equilibri.
  • Enginyeria – S'utilitza en el disseny de motors, refrigeradors i intercanviadors de calor.
  • Ciència de la Informació – Mesura la incertesa en dades i distribucions de probabilitat.

Preguntes Freqüents (FAQ)

Què és l'entropia?

L'entropia és una mesura del desordre en un sistema. Quantifica com es distribueix l'energia i si un procés és espontani.

Per què augmenta l'entropia?

La Segona Llei de la Termodinàmica estableix que l'entropia tendeix a augmentar amb el temps en un sistema aïllat. Això significa que els sistemes es mouen naturalment cap a un major desordre.

Pot disminuir l'entropia?

Sí, però només en condicions específiques, com quan un sistema intercanvia energia amb el seu entorn. No obstant això, l'entropia total de l'univers sempre augmenta.

Quines unitats s'utilitzen per a l'entropia?

L'entropia es mesura en joules per kelvin (J/K). L'entropia molar, que és l'entropia per mol de substància, es mesura en J/(mol·K).

Com es relaciona l'entropia amb la temperatura?

L'entropia augmenta amb la temperatura perquè temperatures més altes provoquen més moviment molecular i desordre.

La mescla sempre augmenta l'entropia?

Sí, barrejar substàncies generalment augmenta l'entropia perquè les molècules es distribueixen de manera més aleatòria.

Conclusió

El Calculador d'Entropia és una eina valuosa per calcular canvis d'entropia en diferents processos. Tant si estudies termodinàmica, química o física, aquesta eina simplifica els càlculs d'entropia i ajuda a comprendre les transformacions energètiques. Prova-ho ara per explorar l'entropia en acció!