Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

46 LUKU 4. TERMODYNAMIIKAN TOINEN PÄÄSÄÄNTÖ2 J1 J0 JKuva 4.12: Kaavakuva energiatasoista.Mutta koska U on tilamuuttuja ja dU on eksakti differentiaali, saadaan ∆Uyhtälöstä (4.27) aina, jos yhtälön oikean puolen integroinnit suoritetaan reversiibeliäreittiä pitkin. Tästä on suurta hyötyä tarkasteltaessa irreversiibeleitämuutoksia.Irreversiibeleistä muutoksista aiheutuu entropian tuottoa, jonka vuoksi∫∆Q irr < TdS.Jotta yhtälö (4.27) olisi voimassa, täytyy olla∫∆W irr < PdV. (4.28)Irreversiibeleissä muutoksissa systeemi tekee siis vähemmän työtä kuin reversiibeleissämuutoksissa.4.6.2 Mitä entropia oikein kuvaa?Entropia S kuvaa makrotasolta katsoen piilossa olevia erilaisia mahdollisia tiloja,joissa systeemi voi olla. Ajatellaan, että voisimme mitata vain systeeminkokonaisenergiaa U, mutta tiedämme että meillä on 5 hiukkasta ja 3 mahdollistaenergiatasoa joilla hiukkaset voivat olla (tasojen energiat 0 J, 1 J ja 2 J, katsokuvaa 4.12):• Jos makrotila on U = 10 J, kaikkien hiukkasten täytyy olla energiatasolla2 J (10 J = 5×2J), joten mahdollisia tiloja on vain yksi.• Jos makrotila on U = 5 J, mahdollisuuksia on useita:2×2 J + 1×1 J + 2×0 J1×2 J + 3×1 J + 1×0 J5×1 J• Kokeile itse tapauksia U = 9,8,7,6,4,3,2,1 J .Tilastollisessa mekaniikassa entropia on määritelty= 3 mahdollisuuttaS = k ln W, (4.29)