Зміна ентропії системи. Зміна ентропії

Ентропія

Зміна ентальпії системи не може бути єдиним критерієм мимовільного здійснення хімічної реакції, оскільки багато ендотермічних процесів протікають мимовільно. Ілюстрацією цього є розчинення деяких солей (наприклад, NH 4NO 3) у воді, що супроводжується помітним охолодженням розчину. Необхідно враховувати ще один фактор, що визначає здатність мимоволі переходити з більш впорядкованого до менш впорядкованого (хаотичніше) стану.

Ентропія (S) – термодинамічна функціястану, яка є мірою безладдя (невпорядкованості) системи. Можливість протікання ендотермічних процесів обумовлена ​​зміною ентропії, бо в ізольованих системах ентропія мимовільно протікає процесу збільшується Δ S > 0 (другий закон термодинаміки).

Л. Больцман визначив ентропію як термодинамічну ймовірність стану (безладдя) системи W. Оскільки число частинок у системі велике (число Авогадро N A = 6,02∙10 23), то ентропія пропорційна натурального логарифмутермодинамічної ймовірності стану системи W:

Розмірність ентропії 1 молячи речовини збігається з розмірністю газової постійної Rі дорівнює Дж∙моль –1∙K –1. Зміна ентропії *) у незворотних та оборотних процесах передається співвідношеннями Δ S > Q / Tта Δ S = Q / T. Наприклад, зміна ентропії плавлення дорівнює теплоті (ентальпії) плавлення Δ Sпл = Δ Hпл/ Tпл Для хімічної реакції зміна ентропії аналогічна до зміни ентальпії

*) термін ентропіябув введений Клаузіусом (1865) через відношення Q/T (наведене тепло).

Тут Δ S° відповідає ентропії стандартного стану. Стандартні ентропії простих речовинне дорівнюють нулю. На відміну від інших термодинамічних функцій, ентропія ідеальна. кристалічного тілапри абсолютному нулідорівнює нулю (постулат Планка), оскільки W = 1.

Ентропія речовини або системи тіл за певної температури є абсолютною величиною. У табл. 4.1 наведено стандартні ентропії S° деяких речовин.

З табл. 4.1 слід, що ентропія залежить від:

• Агрегатний стан речовини. Ентропія збільшується при переході від твердого до рідкого і особливо газоподібного стану (вода, лід, пара).
• Ізотопного складу (H 2O та D 2O).
• Молекулярної масиоднотипних сполук (CH 4, C 2H 6, н-C 4H 10).
• Будова молекули (н-C 4H 10, з-C 4H 10).
• Кристалічної структури(Алотропія) - алмаз, графіт.

Зрештою, рис. 4.3 ілюструє залежність ентропії від температури.

Отже, прагнення системи до безладдя проявляється тим більше, що вища температура. Створення зміни ентропії системи на температуру TΔ Sкількісно оцінює цю тендецію і називається ентропійним фактором.

Завдання та тести на тему "Хімічна термодинаміка. Ентропія"

• Хімічні елементи. Хімічні елементи - Початкові хімічні поняттяі теоретичні уявлення 8–9 клас

  Уроків: 3 Задань: 9 Тестів: 1

Ентропія є поняттям, яке було запроваджено в термодинаміці. За допомогою цієї величини визначається міра розсіювання енергії. Будь-яка система зазнає протиборства, яке виникає між теплом і силовим полем. Підвищення температури призводить до зниження ступеня впорядкованості. Для визначення міри безладдя та введено величину, яка називається ентропією. Вона характеризує ступінь обміну потоками енергії як у замкнутих, так і в відкритих системах.

Зміна ентропії при ізольованих схемах відбувається у бік збільшення разом із зростанням тепла. Максимального свого значення цей захід безладу досягає в стані, що характеризується термодинамічною рівновагою, яка є найбільш хаотичним.

Якщо система є відкритою і при цьому нерівноважною, то зміна ентропії відбувається у бік зниження. Величина цього заходу у цьому варіанті характеризується формулою. Для її отримання проводиться підсумовування двох величин:
- потоку ентропії, що відбувається за рахунок обміну тепла та речовин з зовнішнім середовищем;
- величини зміни показника хаотичного руху усередині системи.

Зміна ентропії відбувається у будь-якому середовищі, де протікають біологічні, хімічні та фізичні процеси. Це реалізується з певною швидкістю. Зміна ентропії може бути величиною позитивною - у такому разі відбувається приплив даного показника в систему із зовнішнього середовища. Можливі випадки, коли величина, що вказує на зміну ентропії, визначена зі знаком мінус. Таке числове значеннявказує на відтік ентропії. Система може бути в такому випадку кількість виробленої ентропії компенсується відпливом даного показника. Прикладом такої ситуації може бути стан Воно нерівноважний, але водночас стаціонарний. Будь-який організм качає ентропію, що має негативним значеннямз навколишнього середовища. Виділення заходу безладдя з нього може навіть перевищувати величину надходження.

Виробництво ентропії відбувається у будь-яких складних системах. У процесі еволюції з-поміж них здійснюється обмін інформацією. Наприклад, коли губляться відомості про просторове розташування її молекул. Відбувається процес зростання ентропії. Якщо рідина замерзає, знижується невизначеність розташування молекул. У даному випадкуентропія знижується. Охолодження рідини спричиняє зниження її внутрішньої енергії. Однак коли температура досягне певного значення, незважаючи на відведення від води тепла, температура речовини залишається незмінною. Це означає, що починається перехід до кристалізації. Зміна ентропії при ізотермічному процесіцього виду супроводжується зниженням показника міри хаотичності системи.

Практичним методом, що дозволяє і теплоту плавлення речовини, є проведення робіт, результат яких - побудова діаграми затвердіння. Іншими словами, на основі отриманих в результаті дослідження даних можна накреслити криву, яка вкаже залежність температури речовини від часу. При цьому зовнішні умови мають бути незмінними. Визначити зміну ентропії можливо шляхом обробки даних графічного зображеннярезультатів досліду. На таких кривих завжди є ділянка, на якій лінія має горизонтальний проміжок. Температура, що відповідає даному відрізку, є температурою затвердіння.

Зміна будь-якої речовини, що супроводжується переходом з твердого тілав рідину при температурі навколишнього середовища, що дорівнює і навпаки, відносять до фазової зміни першого роду. При цьому змінюється щільність системи, її та ентропія.

У попередньому розділіми виходили з того основного припущення, що для будь-якої системи існує параметр, який називається ентропією і позначається S. При малих величинах теплової взаємодіївідповідна диференційна зміна ентропії dS становить. Використовуємо це визначення для обчислення змін ентропії в деяких простих і відомих процесах.

Зміна ентропії під час танення льоду. Припустимо, що у спекотний літній день ми принесли на пікнік термос, наповнений сумішшю льоду та води. Оскільки ізоляція термоса не ідеальна, лід поступово танутиме. Однак танення відбувається повільно, температура в термосі залишатиметься практично незмінною та дорівнює 0°С. Підрахуємо зміну ентропії, яка відповідає таянню 1 моль (або 18 г) льоду. Табличне значеннятеплоти плавлення льоду становить 79,67 кал/г, що дає близько 1434 кал/моль. Тоді можна записати

Як і раніше, означає просто підсумовування нескінченно малих величин - інтегрування (або підсумовування) всіх величин, що відповідають кожній малій кількості теплоти. Інтегрування виконується в цьому випадку особливо просто тому, що температура не змінюється в ході процесу плавлення. Тому множник 1/Т можна винести з-під знака інтеграла, так що він стає просто множником при останньому виразі є фактично теплотою фазового переходу(плавлення) льоду кал/моль. Співвідношення (19) означає, що ентропія 1 моль води при 273 К на 5,27 кал/К перевищує ентропію 1 моль льоду за тієї ж температури.

Вір, коли розтане крига. Ентропія зросте.

Навпаки, якщо у води при температурі 273 К відібрати достатньо теплоти - щоб утворився 1 моль льоду при 273 К, ентропія системи знизиться на .

Зауважимо, що скрізь у цьому розділі ми використовували абсолютну температуру за Кельвіном у знаменнику відносини. Можна було б використати і абсолютну шкалуРенкіна, якщо вимірювати при цьому кількість теплоти б.т. е. Очевидно, що в знаменнику виразу не можна використовувати температури за шкалами Цельсія або Фаренгейта (як це іноді намагаються робити навіть підготовлені студенти). Так, наприклад, використовуючи шкалу Цельсія, в даному випадку ми дійшли б абсурдного результату (знаменник виразу звернувся б в нуль). Зауважимо, що одиниці, в яких виражається зміна ентропії, збігаються з одиницями, в яких вимірюється молярна теплоємність Зміна ентропії при таненні 1 моль льоду при точці замерзання нормальних умовахстановить 5,27 кал/(моль К).

Зміна ентропії під час кипіння води. Інший добре знайомий процес, що йде за певної температури, - це перехід рідкої водиу пар при тиску 1 атм. Температура, за якої вода кипить за нормальних умов, дорівнює за визначенням 100°С, або 373 К. Теплота випаровування за такої температури становить 539 кал/г, або 9702 кал/моль. Тоді зміна ентропії, що відповідає випару 1 моль води за нормальних умов, дорівнює

Це обчислення виявилося настільки простим тому, що температура не змінювалася під час процесу.

Зауважимо, що зміна ентропії у процесі випаровування води майже в 5 разів перевищує зміну ентропії у процесі танення льоду. Значення дещо перевищує звичайні для подібних ситуацій значення та вказує на незвичайні властивостітакої речовини, як вода. У багатьох «нормальних» (неполярних) рідин зміна ентропії при випаровуванні складає Це правило було отримано емпірично англійським фізиком Фредеріком Троутоном (1863-1922) і називається «правило Троутона». Воно дає спосіб оцінки теплоти випаровування даної речовини, якщо відома температура, коли вона кипить за нормальних умов.

Щоб знайти наближене значення теплоти випаровування, достатньо помножити температуру кипіння (виражену в Кельвінах) на постійну Гроутона.

Зміна ентропії у процесі ізотермічного розширення ідеального газу. Існує ще один процес при постійній температурі, який вже неодноразово зустрічався нам раніше, - це процес оборотного ізотермічного розширення ідеального газу. Якщо поряд з тепловим є лише звичайна механічна взаємодія (так що елементарна роботавиражається формулою перший початок термодинаміки для 1 моль ідеального газу можна записати у вигляді

(Тут враховано, що). Використовуючи рівняння pV = RT, можна за умови dT = 0 (умова сталості температури) написати

Інтегрувати цей вираз нам доводилося в гол. 4, так що тут одразу наведемо результат:

Оскільки температура T залишається постійною, вираз для відповідної зміни ентропії має вигляд

Як відомо, постійна газова R має розмірність кал/(моль К), а множник, що містить логарифм, - безрозмірне число, так що розмірності в лівій і правій частинахспіввідношення (24) збігаються. Таким чином, збільшення обсягу (тобто розширення) за постійної температури супроводжується зростанням ентропії.

Повернемося до випадку кипіння води. Нехай випарувався 1 моль води; 1 моль ідеального газу, як ми пам'ятаємо, за нормальних умов (тиску 1 атм і температурі 273 К) займає об'єм близько 22 400 см3. При 373 До відповідний обсяг дорівнюватиме 22 400 (373/273), або приблизно 30 600 см3. До випаровування 1 моль рідини займав об'єм близько таким чином, відношення становить Відповідно до рівності (24), зміна ентропії, що відповідає зміні об'єму за рахунок випаровування, становить R ln 1700. Враховуючи, що значення R приблизно дорівнює , шукана зміна ентропії становить приблизно 14,88 кал/(моль К).

Підраховуючи у попередньому розділі повну зміну ентропії протягом всього процесу випаровування 1 моль води, ми отримали значення 26,0 кал/(моль К). Як ми переконалися тепер, трохи більше половини цього значення пов'язане зі зміною об'єму під час переходу рідини в пару.

Зміни ентропії обумовлені змінами температури. Досі всі наші обчислення зміни ентропії проводилися для теплових взаємодій за постійної температури. Розглянемо тепер простіший і дещо більше складний випадок, коли оборотне нагрівання призводить до зміни температури. Якщо нагрівання відбувається за постійному обсязі, те. згідно з визначенням питомої теплоємностіпри постійному обсязі, маємо. Тоді

Інтегруючи цей вираз за кінцевим інтервалом температур, отримуємо

Тут передбачалося, що теплоємність залежить від температури і його можна винести за знак інтеграла. Істотно, що ототожнюючи

ми знімаємо обмеження про оборотність процесу нагрівання, а також про однорідність температури в процесі нагрівання. Нам необхідно знати температуру системи лише на початку та в кінці процесу нагрівання. Іншими словами, суттєво лише, щоб теплова рівновага існувала в початковому та кінцевому станах: проміжні станине відіграють ролі.

У більш звичайному і практично значно легше здійснюваному випадку нагрівання при постійному тискумаємо. Буквально повторюючи всі наведені вище міркування, отримуємо

2. Нагрівання води при 1 атм від 273 К до 373 К:

3. Перехід вода-пар при 1 атм та 373 К:

Таким чином, результуюча зміна ентропії при перетворенні 1 моль льоду, що має температуру 273 К, пар при 373 К становить

До макроскопічних параметрів термодинамічної системи відносяться тиск, об'єм та температура. Однак існує ще одна важлива фізична величина, яку використовують для опису станів та процесів у термодинамічних системах. Її називають ентропією.

Що таке ентропія

Вперше це поняття запровадив 1865 р. німецький фізик Рудольф Клаузіус. Ентропією він назвав функцію стану термодинамічної системи, що визначає міру незворотного розсіювання енергії.

Що таке ентропія?

Перш ніж відповісти на це питання, познайомимось із поняттям «наведеної теплоти». Будь-який термодинамічний процес, що проходить у системі, складається з якоїсь кількості переходів системи з одного стану до іншого. Наведеною теплотою називають відношення кількості теплоти в ізотермічному процесі до температури, за якої відбувається передача цієї теплоти.

Q" = Q/T .

Для будь-якого незамкнутого термодинамічного процесу існує така функція системи, зміна якої при переході з одного стану до іншого дорівнює сумі наведених теплот. Цій функції Клаузіус дав назву « ентропія » і позначив її буквою S , а відношення загальної кількостітеплоти ∆Q до величини абсолютної температуриТ назвав зміною ентропії .

Звернімо увагу на те, що формула Клаузіуса визначає не саме значення ентропії, а лише її зміну.

Що ж є «незворотним розсіванням енергії» в термодинаміці?

Одне з формулювань другого закону термодинаміки виглядає так: " Неможливий процес, єдиним результатом якого є перетворення на роботу всієї кількості теплоти, отриманої системоюТобто частина теплоти перетворюється на роботу, а якась її частина розсіюється. Цей процес незворотний. Надалі енергія, що розсіюється, вже не може здійснювати роботу. середовище, нагріваючи його.

В ідеальній тепловій машині, що працює за циклом Карно, сума всіх наведених теплот дорівнює нулю. Це твердження справедливе й у будь-якого квазистатичного (оборотного) циклу. І не має значення, з якої кількості переходів з одного стану в інший складається такий процес.

Якщо розбити довільний термодинамічний процес на ділянки нескінченно малої величини, то наведена теплота на кожній такій ділянці дорівнюватиме. δQ/T . Повний диференціалентропії dS = δQ/T .

Ентропію називають мірою здатності теплоти безповоротно розсіюватися. Її зміна показує, скільки енергії безладно розсіюється в довкілля як теплоти.

У замкнутій ізольованій системі, що не обмінюється теплом із навколишнім середовищем, при оборотних процесах ентропія не змінюється. Це означає, що диференціал dS = 0 . В реальних і незворотних процесахпередача тепла походить від теплого тіла до холодного. У таких процесах ентропія завжди збільшується. dS ˃ 0 ). Отже, вона вказує напрямок протікання термодинамічного процесу.

Формула Клаузіуса, записана у вигляді dS = δQ/T , справедлива лише квазистатичних процесів. Це ідеалізовані процеси, що є низкою станів рівноваги, наступних безперервно один за одним. Їх запровадили у термодинаміку у тому, щоб спростити дослідження реальних термодинамічних процесів. Вважається, що у будь-який час квазистатична система перебуває у стані термодинамічного рівноваги. Такий процес називають також квазірівноважним.

Звісно, ​​у природі таких процесів немає. Адже будь-яка зміна у системі порушує її рівноважний стан. У ній починають відбуватися різні перехідні процеси та процеси релаксації, які прагнуть повернути систему у стан рівноваги. Але термодинамічні процеси, що протікають досить повільно, можуть розглядатися як квазистатичні.

На практиці існує безліч термодинамічних завдань, для вирішення яких потрібно створення складної апаратури, створення тиску в кілька сотень тисяч атмосфер, підтримка високої температурипротягом тривалого часу. А квазістатичні процеси дозволяють розрахувати ентропію для таких реальних процесів, передбачити, як може проходити той чи інший процес, реалізувати який практично дуже складно.

Закон невтрати ентропії

Другий закон термодинаміки виходячи з поняття ентропії формулюється так: « В ізольованій системі ентропія не зменшується ». Цей закон називають також законом невтрати ентропії.

Якщо в якийсь час ентропія замкнутої системивідрізняється від максимальної, то надалі вона може тільки збільшуватися, доки не досягне максимального значення. Система прийде у стан рівноваги.

Клаузіус був упевнений, що Всесвіт є замкнутою системою. А якщо так, то її ентропія прагне досягти максимального значення. Це означає, що будь-коли всі макроскопічні процеси в ній припиняться, і настане « теплова смерть». Але американський астроном Едвін Пауелл Хаблл довів, що Всесвіт не можна назвати ізольованою термодинамічною системою, оскільки він розширюється. Радянський фізикакадемік Ландау вважав, що закон незниження ентропії до Всесвіту застосовувати не можна, оскільки він перебуває у змінному гравітаційному полі. Сучасна наукапоки не в змозі дати відповідь на запитання, чи замкнутою системою є наш Всесвіт чи ні.

Принцип Больцмана

Людвіг Больцман

Будь-яка замкнута термодинамічна система прагне стану рівноваги. Усі мимовільні процеси, які у ній, супроводжуються зростанням ентропії.

У 1877 р. австрійський фізик-теоретик Людвіг Больцман пов'язав ентропію. термодинамічного стануз кількістю мікростанів системи. Вважається, що формулу розрахунку значення ентропії пізніше вивів німецький фізик-теоретик Макс Планк.

S = k · lnW ,

де k = 1,38 · 10 -23 Дж / К - постійна Больцмана; W - кількість мікростанів системи, які реалізують цей макростатичний стан, або кількість способів, якими цей стан може бути реалізований.

Ми бачимо, що ентропія залежить тільки стану системи і залежить від цього, яким способом система перейшла у цей стан.

Фізики вважають ентропію величиною, що характеризує ступінь безладдя термодинамічної системи. Будь-яка термодинамічна система завжди прагне врівноважити свої параметри з довкіллям. До такого стану вона приходить мимоволі. І коли стан рівноваги досягнуто, система вже не може виконувати роботу. Можна вважати, що вона безладна.

Ентропія характеризує напрямок протікання термодинамічного процесу обміну теплом між системою та зовнішнім середовищем. У замкнутій термодинамічній системі вона визначає, у якому напрямі протікають мимовільні процеси.

Усі процеси, які у природі, незворотні. Тому вони протікають у напрямі збільшення ентропії.

Зазвичай будь-який фізичний процес, у якому система поступово переходить із одного стану до іншого, протікає по-різному, тому провести це явище у зворотний стан практично неможливо. Для цього необхідно використовувати показники проміжного часу в навколишніх тілах. Це безпосередньо пов'язано з тим, що в процесі частина енергетичного потенціалурозсіюється шляхом постійного тертя та випромінювання.

Малюнок 1. Термодинамічна ентропія. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт

Відповідно до законів термодинаміки, практично всі явища в природі необоротні. В будь-якому фізичному процесічастина енергії поступово втрачається. Для характеристики та опису розсіювання енергії вводиться визначення ентропії, що пояснює тепловий стан концепції та визначає можливість виникнення нового стану тіла. Чим більш імовірно це стану, тим більше показникентропії. Усі природні ситуації в звичайного життясупроводжуються зростанням даного елемента, Що залишається постійним тільки у випадку ідеалізованого процесу, що спостерігається в замкнутій системі.

Визначення 1

Ентропія – це універсальна функціястану конкретної системи, незначна зміна якої в оборотній ситуації дорівнює відношенню мізерно малої кількості введеної в даний процестеплоти за відповідної початкового стану температури.

Оскільки ентропія є основною функцією стану фізичного тіла, то властивістю інтеграла виступає його самостійність і незалежність від форми контуру, яким він обчислюється таким чином:

• у будь-якому оборотному фізичному явищізміни ентропії дорівнюють нулю;
• у термодинаміці доводиться, що системи незворотній цикл зростає з рівними проміжними параметрами;
• Ентропія замкнутої системи може або зростати, або залишатися у стабільному стані.

Отже, зазначена термодинамічна функція має особливості адитивності: ентропія кожної системи дорівнює сумі ентропій матеріальних тіл, що входять до системи: $S = S_1 + S_2 + S_3 + …$ Істотною відмінністю теплового руху елементарних частиноквід інших форм руху є їхня безладність і хаотичність. Тому для опису теплового руху спочатку потрібно запровадити кількісний рівень молекулярної нестабільності. Якщо розглянути даний макроскопічний стан речовини з будь-якими середніми значеннями параметрів, то воно являє собою ні що інше, як систематична зміна близько розташованих мікростанів, які відрізняються один від одного розподілом молекул різних частинахобсягу.

Статистичне визначення ентропії: принцип Больцмана

Малюнок 2. Статистичний змістентропії. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт

У 1877 році вчений Людвіг Больцман виявив, що ентропія концепції може належати до ймовірних «мікростанів», які узгоджуються з основними термодинамічні властивості. Гарним прикладомтакого явища виступає ідеальний газу посудині. Мікростан у вказаному елементівизначено як імпульси та позиції (моменти руху) кожного складового систему атома та молекула.

Комплексність пред'являє до вченим вимогидослідити лише ті мікростани, для яких:

• розташування всіх рухомих частин розташовані в межах судини;
• для отримання загального енергетичного потенціалу кінетичні енергіїгазу в результаті підсумовуються;
• потім теплова константа визначає кількість мікростанів, які можливі в наявному стані (статистична вага стану).

Такий постулат, відомий у науці як принцип Больцмана, можливо охарактеризувати у вигляді початку статистичної механіки, що докладно описує головні термодинамічні системи і використовує для своїх цілей принципи класичної і квантової фізики.

Зауваження 1

Закон Больцмана пов'язує у термодинаміці всі мікроскопічні властивості системи з однією з її динамічних властивостей.

Згідно з визначенням дослідника, ентропія є просто додатковою функцієюстану, параметри якої можуть бути тільки натуральним числом.

Розуміння ентропії як заходи безладдя

Існує думка, що ентропію можна розглядати як міру безладдя в певній системі. Іноді, з наукової точкизору, це може бути виправдано, оскільки найчастіше вчені насамперед думають про «упорядковані» концепції як елементи, що мають практично нульову можливість подальшого конфігурування, а як про «нестабільні» системи, що мають безліч можливих станів. Власне, це просто переформульоване трактування ентропії як кількості мікростанів, що діють у певному середовищі.

Подібне визначення безладдя та хаотичність термодинамічної системи як основного параметра можливостей конфігурування концепції практично дослівно відповідає формулюванню ентропії у вигляді мікростанів.

Проблеми починаються у двох конкретних випадках:

• коли фізики починають змішувати різні розуміння безладу, у результаті ентропія стає мірою безладу загалом;
• коли визначення ентропії використовується для систем, що спочатку не є термодинамічні.

У вищезазначених випадках застосування поняття ентропії в термодинаміці є абсолютно неправомірним.

Значення ентропії для живих організмів

Усі трансформації та перетворення внутрішньої енергії описуються у фізиці законами термодинаміки, які за адекватних фізичних моделяхі грамотно сформульованих фізичних обмежень цілком застосовні й у життєвих нестабільних процесів. Зменшення показника ентропія (поява негативної енергії по Шредінгера) в живому організмі при тісній взаємодії його з навколишнім середовищем автоматично призводить до зростання вільного енергетичного потенціалу.

Примітка 2

Якщо система «ухиляється» від постійної рівноваги, вона неодмінно повинна надалі компенсувати збільшення ентропії інший енергією, з погляду науки - вільної енергією.

Таким чином, жива природанамагається уникати зростання ентропії, підвищуючи її значимість навколишньому середовищіпри спілкуванні із нею живого організму. Ентропія є «омертвленной» енергією, яку неможливо перетворити на стабільну роботу. За законами класичної термодинаміки в ізольованих, хаотичних системах теплота повністю розсіюється, отже процес йде від порядку до хаосу.

Для живих мікроорганізмів, як головних відкритих систем, з наукового погляду акт виникнення живого буде характеризуватись спонтанною трансформацією теплової енергії незворотних функцій у механічну цілеспрямовану роботу створення високорозвиненої системи. Все це можна здійснити за допомогою наявності вільної енергії. Отже, термодинамічна нерівноважність існуючих живих систем свідчить про їх обов'язкову впорядкованість, оскільки повноцінне рівновагу відповідає хаосу і це призводить до смерті живого організму, коли його ентропія знаходиться на максимальному рівні.

У цілому нині, ентропія постає як міра невизначеності і нестабільності, усереднення поведінки фізичних об'єктів, встановлення правильного стану і навіть певного одноманітності. Життєдіяльність біологічних системдоводить, що вони не хочуть підкорятися закону термодинаміки для ізольованого середовища.