普通化學/熱力學/熵

熵是衡量系統無序度的量度。

一個例子

首先，讓我們考察一個非化學的例子。假設你有一張來自一副撲克牌的牌。它可以有 52 種可能的值。現在你再拿起四張牌。如果這副牌是隨機洗牌的，那麼你持有例如 "同花順" 的機率是 0.00154%。持有 "高牌" 的機率是 50.12%，這基本上是 "無牌" 的牌。在同花順的情況下，你手中的牌非常有組織。它們必須按照特定的、確切的模式排列（例如同一花色的 10 9 8 7 6）。要獲得高牌，則沒有兩張牌的等級相同，並且這些牌不能按順序排列。

持有同花順的機率很低，因為你的牌處於非常有序的狀態。持有 "無牌" 的機率很大，因為你的牌處於隨機的、無序的狀態。在我們的玩牌系統中，同花順的熵很低，因為它們非常有序。"無牌" 手牌的熵很高，因為它們是無序的、隨機的。此外，將所有牌扔到空中並使其順序隨機化只需要最少的努力。增加系統的熵是自然的。另一方面，按順序整理牌需要時間和精力。它不會隨機發生。降低系統的熵是不自然的，需要努力或能量。

在化學中

化學體系的熵是其無序度或混亂度的量度。更準確地說，它是對能量分散的量度。固體熵低（低混亂度，有序），因為分子被鎖定在剛性結構中。它們的能量不能自由分散。氣體熵高（高混亂度，無序），因為分子可以自由隨機移動。系統的能量分散在一個大的區域，每個分子都有無限的可能位置。

絕對零度永遠無法達到。

隨著溫度的降低，熵也會降低。理論上，在絕對零度（0 K 或 -273 °C）時，系統的熵將為零。這是因為固體將完美地結晶，因此其能量不會分散。

你很快就會學到，熱力學第二定律告訴我們宇宙的熵總是增加的。想想看。如果你建了一座紙牌屋，那麼系統的熵就比較低。一座紙牌屋非常有序，每張牌都有一個非常特定的位置。紙牌屋無疑會倒塌。由此形成的紙牌堆非常無序。這些牌可以處於任何位置，仍然是一堆隨機的牌。熵自發地增加了。紙牌屋會自發地倒塌，但它們永遠不會自發地重建。這是因為高熵是自然的，而低熵是不自然的。

熵變

在分析化學反應的熵變時，你需要具體的數字。作為一個指南，你可以根據一些基本規則來估計熵變。

• 熔化和沸騰增加熵
• 凍結和冷凝降低熵
• 溶解溶質增加熵
• 形成沉澱降低熵

如果你碰巧知道反應中物質的絕對熵（透過查閱圖表獲得），則可以計算熵變。熵用 $S$ 表示。熵變是 $\Delta S$。與焓相同，度數符號 ($\Delta S^{o}$) 代表 STP。熵變是產物的絕對熵減去反應物的絕對熵。

參見

• 初學者入門熵- 一本提供數學解釋的華夏公益教科書。