Qu'est-ce que l'entropie standard?
L'entropie standard, en général, est une mesure de la quantité d'énergie thermique dans un système fermé qui n'est pas disponible pour le travail et est généralement considérée comme la quantité de désordre qu'un système contient. La définition de l'entropie standard a des significations légèrement différentes selon le domaine scientifique auquel elle est appliquée. En chimie, l’entropie molaire standard est définie comme l’entropie de 1 mole, ou molécule de gramme, de matière à une pression atmosphérique normale de 14,7 lb / pouce 2 (101,3 kPa) et à une température donnée.
Les systèmes physiques dans la nature sont supposés subir un changement d'entropie standard. Cela implique des niveaux croissants d'entropie standard au fil du temps, avec pour résultat ultime que l'univers rencontrera un jour l'entropie maximale. Connu sous le nom de mort thermique, il s'agit d'un état dans lequel toute l'énergie est répartie de manière égale dans l'espace et à la même température, ce qui la rend inutilisable.
Le symbole utilisé pour représenter l'entropie standard est S ° et est exprimé en unités de travail ou d'énergie appelée joules, par mole de température kelvin, telles que l'expression d'entropie molaire standard correspond à Sm ° / J mole -1 K -1 . Ceci est décomposé en un nombre sans unité dans une table d'entropie standard. Les substances les plus durables ont l’entropie intrinsèque la plus faible, où le diamant à une température standard de 77 ° F (25 ° C ou 298 Kelvin) présente l’entropie la plus faible connue de 2,3777, avec de l’eau liquide 69,9 et de l’hélium 126.
Les lois de la thermodynamique affirment que l’énergie n’est ni créée ni détruite. Le calcul d'entropie standard est donc une méthode de détermination du mouvement d'énergie entre la matière et les systèmes, où l'énergie nette de l'univers entier, considéré comme un système fermé, reste toujours constante. La mécanique statistique est souvent utilisée pour calculer ce transfert d'énergie en chimie et en physique, car elle permet de modéliser le mouvement de molécules dans divers états d'énergie.
Bien que l'on dise que l'entropie augmente globalement dans tout l'espace, l'illusion de l'activité humaine est qu'elle est réduite. Lorsque la matière est transformée en quelque chose d'utile pour le travail, l'entropie standard ou le désordre de l'état chimique de la matière brute utilisée est réduite. Cependant, la production du produit nécessite beaucoup plus d'énergie qu'elle ne vaut la peine d'être récupérée.
Cette illusion que l’entropie standard est en train de se réduire sur la Terre alors que la civilisation remettrait de l’ordre au chaos se perpétue du fait que la Terre n’est pas un système fermé. Au fur et à mesure que des produits chimiques hautement structurés, tels que des combustibles fossiles raffinés, sont brûlés, une plus grande quantité d'énergie thermique nette est perdue dans l'espace de la même manière que le soleil diffuse la majeure partie de sa chaleur dans l'espace. Cette chaleur ne peut jamais être récupérée.
C'est pourquoi les matériaux tels que le diamant ont un état d'entropie standard inférieur à 2,377 par rapport au graphite à 5,74, bien que les deux soient composés du même élément, le carbone. Le diamant a été produit avec beaucoup plus d’énergie et de pression que le graphite, ce qui lui confère un ordre intrinsèque plus élevé. Par conséquent, plus l'ordre d'un système ou d'un matériau est élevé, plus l'entropie standard utilisée contribue à la production de l'univers.