Che cos'è l'entropia standard?
L'entropia standard, in generale, è una misura della quantità di energia termica in un sistema chiuso che non è disponibile per il lavoro ed è generalmente considerata la quantità di disturbo contenuta in un sistema. La definizione di entropia standard ha significati leggermente diversi a seconda del campo scientifico a cui viene applicata. In chimica, l'entropia molare standard è definita come l'entropia di 1 mole, o molecola grammo, di materia a una pressione atmosferica standard di 101,7 kPa (14,7 lbs / inch 2 ) e una data temperatura.
Si presume che i sistemi fisici in natura subiscano un cambiamento entropico standard. Ciò comporta livelli crescenti di entropia standard col passare del tempo, con il risultato finale che l'universo un giorno incontrerà la massima entropia. Conosciuto come morte termica, è uno stato in cui tutta l'energia è equamente distribuita nello spazio e alla stessa temperatura, rendendola non più in grado di eseguire alcun lavoro.
Il simbolo usato per rappresentare l'entropia standard è S ° ed è espresso in unità di lavoro o energia note come joule, per mole di temperatura kelvin, in modo tale che l'espressione dell'entropia molare standard sarebbe Sm ° / J mole -1 K -1 . Questo è suddiviso in un numero senza unità in una tabella entropia standard. Le sostanze più resistenti hanno l'entropia intrinseca più bassa, dove il diamante a una temperatura standard di 77 ° Fahrenheit (25 ° Celsius o 298 Kelvin) ha l'entropia più bassa nota di 2.377, con acqua liquida una di 69,9 e elio una di 126.
Le leggi della termodinamica affermano che l'energia non è né creata né distrutta. Il calcolo dell'entropia standard, quindi, è un metodo per determinare il movimento di energia tra materia e sistemi, dove l'energia netta dell'intero universo, considerata come un sistema chiuso, rimane sempre costante. Spesso la meccanica statistica viene utilizzata per calcolare questo trasferimento di energia in chimica e fisica, in quanto può modellare il movimento delle molecole in vari stati energetici.
Sebbene si dice che l'entropia stia crescendo in generale nello spazio, l'illusione dell'attività umana è che si sta riducendo. Quando la materia viene trasformata in qualcosa di utile per il lavoro, l'entropia o il disordine standard dello stato chimico della materia prima utilizzata viene ridotto. Tuttavia, nella produzione del prodotto viene utilizzata molta più energia irrecuperabile di quanto valga la pena.
Questa illusione che l'entropia standard si sta riducendo sulla Terra mentre la civiltà porta ordine nel caos è perpetuata dal fatto che la Terra non è un sistema chiuso. Man mano che vengono bruciati prodotti chimici altamente strutturati come i combustibili fossili raffinati, più energia termica netta viene persa nello spazio nello stesso modo in cui il sole irradia gran parte del suo calore nello spazio. Questo calore non può mai essere recuperato.
Ecco perché materiali come il diamante hanno uno stato di entropia standard inferiore a 2.377 rispetto alla grafite a 5.74, sebbene entrambi siano composti dallo stesso elemento, il carbonio. Molto più energia naturale e pressione sono state impiegate nella produzione del diamante rispetto alla grafite, dandogli un livello più alto di ordine intrinseco. Pertanto, maggiore è l'ordine di un sistema o materiale, più entropia standard ha contribuito all'universo nella sua produzione.