Entropija – Prva definicija

Sredinom 19. veka formulisani su neki od osnovnih principa termodinamike:

1. Energija koja se dovodi sistemu trosi se delom na vršenje rada a delom na promenu unutrašnje energije (1 zakon termodinamike)
2. Toplota spontano prelazi sa toplijeg tela na hladnije.

Medjutim, iako je Sadi Karno zaključio da se jedan deo energije uvek gubi nije tačno određeno koliko. Ovaj problem je rešio Klauzijus 1854 godine kada je došao do zaklučka posmatrjući karnoov ciklus da je količnik dobijene i izgubljene toplote jednak količniku vrednosti temperatura toplijeg i hladnijeg rezervoara:

Klauzijus je ovo prvo nazvao „vrednost ekvivalencije“. Ako se nakon količine toplote Q temperatura menja od T1 do T2 „vrednost ekvivalencija“ je :

Kako ovo važi samo za Karnoov ciklus (odnosno povratne procese) Klauzijus je odredio izraz koji definiše ovaj odnos uza bilo koji toplotni motor za grejačem i hladnjakom:

Karnoov ciklus u p-V dijagramu

Ili za bilo koji deo procesa:

Gde je   (Q/T)K  količnik količine toplote transformisane u procesu dovođenja temperature do temperaure okruženja gde se toplota prenosi.

Ako se količnik računa kao integral neprekidne funkcije   klauzijusov princip za nepovratne procese je:

i

A za povratne:

Klauzijusov rad iz 1865 se završava tvrđenjima koja najširem mogućem smislu primenjuju osnovne principe termodinamike:

1. Entropija univerzuma je konstantna
2. Entropija univerzuma teži ka maksimumu.

Klauzijusova formulacija drugog zakona termodinamike i izražavanje entropije kroz dve makroskopske veličine kakve su toplota i temperatura je zaista neverovatno jer je prava „priroda“ entropije otkrivena tek kasnije kad su fizičari razumeli prirodu molekula i atoma odnosno mikroskopskog sveta.