Définition de l'entropie en science

L'entropie est un concept important en physique et en chimie, et elle peut être appliquée à d'autres disciplines, y compris la cosmologie et l'économie. En physique, cela fait partie de la thermodynamique. En chimie, c'est un concept central en chimie physique.

Points clés: Entropie

• L'entropie est une mesure du caractère aléatoire ou du trouble d'un système.
• La valeur de l'entropie dépend de la masse d'un système. Il est désigné par la lettre S et a des unités de joules par kelvin.
• L'entropie peut avoir une valeur positive ou négative. Selon la deuxième loi de la thermodynamique, l'entropie d'un système ne peut diminuer que si l'entropie d'un autre système augmente.

Définition d'entropie

L'entropie est la mesure du désordre d'un système. C'est une propriété étendue d'un système thermodynamique, ce qui signifie que sa valeur change en fonction de la quantité de matière présente. Dans les équations, l'entropie est généralement désignée par la lettre S et a des unités de joules par kelvin (J⋅K^-1) ou kg⋅m²⋅s^-2⋅K^-1. Un système hautement ordonné a une faible entropie.

Équation et calcul d'entropie

Il existe plusieurs façons de calculer l'entropie, mais les deux équations les plus courantes concernent les processus thermodynamiques réversibles et les processus isothermes (à température constante).

Entropie d'un processus réversible

Certaines hypothèses sont faites lors du calcul de l'entropie d'un processus réversible. L'hypothèse la plus importante est probablement que chaque configuration du processus est également probable (ce qui n'est peut-être pas le cas). À probabilité égale de résultats, l'entropie est égale à la constante de Boltzmann (k_B) multiplié par le logarithme naturel du nombre d'états possibles (W):

S = k_B En W

La constante de Boltzmann est 1,38065 × 10−23 J / K.

Entropie d'un processus isotherme

Le calcul peut être utilisé pour trouver l'intégrale de dQ/T de l'état initial à l'état final, où Q est la chaleur et T est la température absolue (Kelvin) d'un système.

Une autre façon de le dire est que le changement d'entropie (ΔS) est égal au changement de chaleur (ΔQ) divisé par la température absolue (T):

ΔS = ΔQ / T

Entropie et énergie interne

En chimie physique et thermodynamique, l'une des équations les plus utiles relie l'entropie à l'énergie interne (U) d'un système:

dU = T dS - p dV

Ici, le changement d'énergie interne dU est égal à la température absolue T multiplié par le changement d'entropie moins la pression externe p et le changement de volume V.