Grazie a questa lezione potrai capire la relazione tra disordine ed entropia.
Sapevi che ogni trasformazione irreversibile aumenta il caos e la temperatura dell'universo? Scopri perché!
Sembra strano ma il disordine, persino quello della tua cameretta, è legato intrinsecamente all’entropia.
Vuoi conoscere il significato di questa parola e i principi della termodinamica ad essa collegati? Leggi i nostri post!
Per iniziare, guarda il video che introduce l'entropia.
Guarda su youtube: L'entropia dal punto di vista molecolare
Grazie alla Prof.ssa Daniela Molinari.
https://www.amolamatematica.it/
Testo: Amaldi, "Dalla mela di Newton al bosone di Higgs", vol.3, Zanichelli
Fino ad ora abbiamo parlato di grandezze importanti come il calore e la temperatura; ora introduciamone un’altra, altrettanto importante, chiamata entropia.
L’entropia è strettamente legata al disordine di un sistema (tant’è che una stanza in disordine possiede un’entropia maggiore di una in ordine) ed è una grandezza la cui variazione può essere calcolata tramite il rapporto tra il calore scambiato £$Q$£, ceduto o assorbito dal sistema, e la temperatura assoluta £$T$£:
£$\Delta s = \frac{Q}{T}$£
La sua unità di misura è dunque il joule su kelvin (J/K).
Perché questa definizione sia valida, il calore deve essere scambiato tramite trasformazioni reversibili ad una fissata temperatura espressa in Kelvin. Se il calore viene ceduto, l’entropia del sistema diminuisce; se il calore viene assorbito, l’entropia aumenta.
Anche l’entropia, come l’energia interna, è una funzione di stato, ovvero dipende solo dallo stato del sistema e non dal meccanismo che ha condotto il sistema a quello stato.
È importante, inoltre, capire la differenza tra la variazione di entropia dopo una trasformazione reversibile e una irreversibile:
Dato che ogni trasformazione riscontrabile in natura è irreversibile, l’entropia dell’universo è in costante aumento.
Come precedentemente accennato, l’entropia risulta essere talmente collegata al disordine che potrebbe essere definita come “indice di disordine dell’universo”.
Analizziamo un semplice esempio: prendiamo due oggetti, uno più caldo e uno più freddo.
Le molecole del corpo con temperatura più alta presentano un’energia cinetica maggiore rispetto a quelle del corpo con temperatura più bassa; ciò comporta un certo ordine nella distribuzione delle velocità molecolari (le molecole ad alta velocità sono raggruppate nell’oggetto caldo e quelle con bassa velocità sono raggruppate nell’oggetto freddo).
Nel momento in cui i due corpi vengono messi a contatto, per il secondo principio della termodinamica, il calore passa dall’oggetto più caldo a quello più freddo aumentando l’entropia del sistema e diminuendone l’ordine complessivo, in quanto le velocità vengono “disperse” lungo il sistema.
Questo comportamento ci permette di affermare che: se l’entropia di un sistema aumenta, anche il suo disordine aumenta, cioè un aumento di entropia corrisponde ad una diminuzione di ordine.
Probabilmente avrete già sentito la frase “è impossibile raggiungere la temperatura di 0 K, lo zero assoluto”. Tale affermazione deriva dal terzo principio della termodinamica che, con il secondo, può essere formulato in diversi modi:
Ma perché ciò accade?
Immaginiamo di camminare verso un muro compiendo passi lunghi quanto la metà della distanza che ci separa da esso. Anche se compissimo un numero estremamente elevato di passi, non raggiungeremmo mai il muro.
Lo stesso accade quando, in una situazione ideale, mettiamo in contatto un oggetto con un altro alla temperatura di £$0 K$£. Anche se ripetessimo il procedimento infinite volte, il nostro oggetto si avvicinerebbe sempre di più alla temperatura di 0 K ma non arriverebbe mai a toccare lo zero assoluto.
