熱力学におけるエントロピーとは、どういうものか

『熱力学におけるエントロピーは、「システムの乱雑さ（無秩序度）の度合い」を示す物理量であり、エントロピーが増加する方向に自然現象が進行することを示す「熱力学第二法則」の中心的な概念です。

具体的には、熱力学系が吸収した熱量をそのときの絶対温度で割った値として定義され、不可逆なプロセス、つまり元に戻れない自然現象（例：水に垂らしたインクが広がる）でエントロピーは増大します。

エントロピーの主な特徴

乱雑さの指標：
秩序がある状態（例：氷の結晶）はエントロピーが低く、乱雑な状態（例：水になって動き回る分子）はエントロピーが高いとされます。

不可逆性の表現：
熱は高温から低温へ流れるように、自然界の多くの変化はエントロピーが増加する方向に進みます。例えば、広がったインクは自然に元の1滴に戻ることはありません。

計算方法：
熱力学的なエントロピー変化は、可逆的な過程で系に吸収された熱量（δQ）をその時点の絶対温度（T）で割った値（δQ/T）を積分することで得られます。

熱力学第二法則：
孤立した系では、エントロピーは常に増大するか、変化が全くない場合でも一定に保たれます。これは自然に起こりうるすべての現象がこの法則に従うことを意味します。

例による理解

インクが広がる現象：
水にインクを1滴落とすと、インク分子は水の中で広がり、全体に拡散します。この拡散した状態は、もとの1滴の状態よりも分子が乱雑であるため、エントロピーが増大した状態と言えます。

氷が溶ける現象：
氷が溶けて水になると、氷の結晶構造に固定されていた水分子が自由に動き回るようになります。これにより分子の動きがより自由で乱雑になるため、エントロピーが増加します。

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