Umrechner für Entropie-Einheiten
Rechnen Sie einen Entropiewert zwischen den im Rechner angebotenen Einheiten um. Geben Sie einen Wert ein, wählen Sie dann die Von-Einheit und die Nach-Einheit; lesen Sie die Hinweise, bevor Sie molare mit totaler Entropie vergleichen oder die BTU- und eV-Ergebnisse verwenden.
Umrechnungstool für alle Entropie-Einheiten
Formel für die Entropie-Umrechnung
Wobei gilt:
- \(f_{\text{von}}\) — der Faktor des Rechners für die gewählte Von-Einheit.
- \(f_{\text{nach}}\) — der Faktor des Rechners für die gewählte Nach-Einheit.
Der Rechner multipliziert die eingegebene Zahl mit dem Verhältnis seiner gespeicherten Faktoren. Dies ergibt eine gültige Einheitenumrechnung, wenn die Einheiten dieselbe Art von Entropie beschreiben und die Faktoren den beabsichtigten Einheitsdefinitionen entsprechen.
Entropie-Umrechnung – Rechenbeispiel
Beispiel: Geben Sie den Standardwert 1 ein, lassen Sie die Von-Einheit auf J/K·mol und ändern Sie die Nach-Einheit auf cal/K·mol. Der Rechner verwendet 1 für J/K·mol und 4,184 für cal/K·mol.
\[1\times\frac{1}{4.184}\approx 0.239006\]
Ergebnis: 1 J/K·mol entspricht ungefähr 0,239006 cal/K·mol. Die angezeigte Zahl kann gerundet sein.
So verwenden Sie den Rechner
- Geben Sie die Zahl, die Sie umrechnen möchten, unter Wert ein. Eine negative Zahl kann eine Entropieänderung darstellen, etwa die Differenz zwischen zwei Zuständen.
- Wählen Sie die Einheit dieser Zahl unter Von-Einheit. Prüfen Sie, ob es sich um eine Einheit der totalen Entropie handelt, wie J/K, oder um eine Einheit der molaren Entropie, wie J/K·mol.
- Wählen Sie die gewünschte Nach-Einheit. Für eine einfache Einheitenumrechnung sollten Sie totale Entropie mit totaler Entropie bzw. molare Entropie mit molärer Entropie kombinieren.
- Lesen Sie die Zahl unter Umgerechnete Entropie ab und versehen Sie sie beim Notieren des Ergebnisses mit Ihrer gewählten Nach-Einheit; das Ergebnisfeld ergänzt nicht automatisch eine Einheit.
Was Entropie-Einheiten bedeuten
Die thermodynamische Entropie ist eine Eigenschaft eines Systems. Eine Entropieänderung hilft zu beschreiben, wie ein Prozess Energie verteilt, und wird in Wärmeübertragungs- und thermodynamischen Berechnungen verwendet. Totale Entropie wird üblicherweise in Joule pro Kelvin (J/K) angegeben. Die molare Entropie teilt diese Größe durch die Stoffmenge und wird in Joule pro Kelvin pro Mol (J/K·mol) ausgedrückt. Der Unterschied ist wichtig: Die totale Entropie einer Probe hängt davon ab, wie viel Stoff vorhanden ist, während die molare Entropie pro Mol angegeben wird.
Der Wechsel von J/K·mol zu cal/K·mol ändert nur die Energieeinheit. Beide Zahlen beschreiben weiterhin die Entropie pro Mol, und der Rechner verwendet 1 cal = 4,184 J. Ebenso ändert der Wechsel zwischen J/K und kJ/K nur das Energiepräfix, nicht die gemessene Größe. Ein größerer Zahlenwert in einer Einheit bedeutet für sich allein nicht, dass die physikalische Entropie zugenommen hat.
Die Umrechnung zwischen einer molaren und einer totalen Einheit ist etwas anderes. Sie benötigen die Stoffmenge: \(S=nS_m\), wobei \(S\) die totale Entropie, \(S_m\) die molare Entropie und \(n\) die Anzahl der Mole ist. Dieser Rechner hat kein Feld für Mole, daher ist seine Ausgabe bei einer Auswahl von molare zu total nur eine numerische Faktorberechnung, keine vollständige physikalische Umrechnung. Wenn Sie zuerst eine Stoffmenge in Mol bestimmen müssen, verwenden Sie den Rechner für Mole und Gramm.
Faktoren und wichtige Einschränkungen
Die Tabelle zeigt die von diesem Rechner verwendeten Faktoren. Um seine Rechnung nachzuvollziehen, teilen Sie den Faktor der Von-Einheit durch den Faktor der Nach-Einheit. Ein Faktor von 1 für sowohl J/K·mol als auch J/K macht diese Einheiten nicht austauschbar: Das Mol im Nenner ändert, was die Zahl darstellt.
| Einheit | Rechner-Faktor |
|---|---|
| J/K·mol | 1 |
| cal/K·mol | 4,184 |
| kJ/K·mol | 1.000 |
| J/K | 1 |
| kJ/K | 1.000 |
| erg/K | 0,0000001 |
| BTU/°F | 5.285 |
| BTU/K | 1.899 |
| eV/K | 1,381 × 10⁻²³ |
Prüfen Sie BTU- und eV-Umrechnungen unabhängig nach. Die gespeicherten Faktoren für diese Auswahlen entsprechen nicht den standardmäßigen physikalischen Einheitenumrechnungen. Mit 1 internationaler Table-BTU ≈ 1.055,056 J gilt 1 BTU/K ≈ 1.055,056 J/K und 1 BTU/°F ≈ 1.899,101 J/K. Außerdem gilt 1 eV/K = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ J/K, nicht der hier gespeicherte Faktor. Verlassen Sie sich für Arbeiten, die physikalisch genaue Ergebnisse erfordern, nicht auf die BTU- oder eV-Ausgabe des Rechners.
Temperaturskalen in Entropie-Einheiten beschreiben die Größe eines Temperaturintervalls, nicht einen Temperaturwert. Eine Änderung von 1 °F entspricht einer Änderung von 5/9 K; beim Umrechnen eines Entropie-Nenners ist kein Versatz zu addieren. Für Temperaturwerte statt Intervallen verwenden Sie den Fahrenheit-Umrechner oder den Kelvin-Umrechner. Schließlich handelt es sich um thermodynamische Einheiten: Der Rechner rechnet keine informationstheoretische Entropie um, die in Bits oder Nats gemessen wird.
Häufig gestellte Fragen
Wie kann ich Entropie-Einheiten von Hand umrechnen?
Rechnen Sie die Energieeinheit um, während Sie die Nenner für Temperatur und Stoffmenge konsistent halten. Da beispielsweise \(1\,\mathrm{J}=10^7\,\mathrm{erg}\) gilt, ist \(250\,\mathrm{J/K}=2.5\times10^9\,\mathrm{erg/K}\). Schreiben Sie die Einheiten aus und kürzen Sie sie, bevor Sie rechnen; das hilft, Fehler zu erkennen, etwa einen Wert pro Mol als totalen Wert zu behandeln.
Was ist ein normaler oder guter Entropiewert?
Es gibt keinen universell guten Entropiewert. Die Entropie hängt vom Stoff, seiner Temperatur, seinem Druck, seiner Phase sowie davon ab, ob Sie eine ganze Probe messen oder einen Wert pro Mol angeben. Um zu beurteilen, ob eine Zahl plausibel ist, vergleichen Sie sie mit Referenzdaten für denselben Stoff unter denselben Bedingungen und stellen Sie sicher, dass die Einheiten übereinstimmen.
Kann eine Entropieänderung negativ sein, ohne den zweiten Hauptsatz zu verletzen?
Ja. Ein System kann Entropie verlieren, zum Beispiel wenn eine Flüssigkeit gefriert oder Wärme abgegeben wird. Der zweite Hauptsatz betrifft die kombinierte Entropieänderung von System und Umgebung: Bei einem spontanen Prozess kann diese Summe nicht negativ sein. Prüfen Sie, ob eine berichtete negative Zahl einen Teil eines Prozesses beschreibt und nicht das gesamte isolierte System.
Wie finde ich die totale Entropie einer Probe aus der molaren Entropie?
Multiplizieren Sie die molare Entropie mit der Anzahl der Mole. Hat ein Stoff eine molare Entropie von \(50\,\mathrm{J/(K\cdot mol)}\) und enthält die Probe \(2\,\mathrm{mol}\), beträgt ihre totale Entropie \(100\,\mathrm{J/K}\). Wenn Sie nur die Masse der Probe kennen, teilen Sie sie zuerst durch die molare Masse, um die Mole zu bestimmen.
Warum weicht das BTU- oder eV-Ergebnis von anderen Umrechnern ab?
Die in diesem Rechner gespeicherten BTU- und eV-Faktoren entsprechen nicht den standardmäßigen physikalischen Umrechnungen, daher können diese Ergebnisse deutlich von anderen Tools abweichen. Zur unabhängigen Kontrolle verwenden Sie ungefähr \(1\,\mathrm{BTU/K}=1055.056\,\mathrm{J/K}\) oder \(1\,\mathrm{eV/K}=1.602176634\times10^{-19}\,\mathrm{J/K}\). Rechnen Sie für technische oder wissenschaftliche Arbeiten mit überprüften Faktoren, statt sich auf das angezeigte Ergebnis zu verlassen.
Sind Kalorien und Kilokalorien in Entropie-Einheiten austauschbar?
Nein. Eine Kilokalorie entspricht 1.000 Kalorien, daher führt die Verwechslung von cal mit kcal zu einem Fehler um den Faktor 1.000. Die Option cal/K·mol des Rechners bedeutet Kalorien pro Kelvin pro Mol, nicht Kilokalorien. Wenn Ihre Quelle kcal/K·mol angibt, multiplizieren Sie den Zahlenwert mit 1.000, bevor Sie cal/K·mol wählen, oder rechnen Sie direkt mit \(1\,\mathrm{kcal}=4184\,\mathrm{J}\) um.