Entropie thermodynamique
L'entropie thermodynamique est une mesure de la présence d'énergie organisée ou désorganisée dans un système d'atomes ou de molécules. Elle est mesurée en joules d'énergie par unité kelvin. L'entropie est une partie importante de la troisième loi de la thermodynamique.
Imaginez qu'un groupe de molécules possède dix unités d'énergie. Si l'énergie de ces molécules est parfaitement organisée, alors les molécules peuvent effectuer dix unités de travail. Cependant, si l'énergie devient moins organisée (donc si l'entropie augmente), les molécules ne peuvent faire que six unités de travail, même si elles ont encore dix unités d'énergie.
Lorsque l'entropie totale est atteinte, il n'y a plus d'énergie à dépenser. Un bon exemple de cela est une tasse de thé chaud. Le thé a beaucoup d'énergie par rapport à la pièce dans laquelle il se trouve. Avec le temps, la chaleur du thé se répand dans la pièce. Le thé devient plus froid. Cela est dû au fait que l'énergie (la chaleur) du thé se déplace vers la zone environnante. Une fois que le thé est devenu froid, il n'y a plus de chaleur qui peut être diffusée. Le thé a atteint une entropie totale.
Il existe deux types de ces "chambres" : Un système ouvert et un système fermé. Un système ouvert signifie que l'énergie (comme la chaleur) peut entrer et sortir librement de la pièce. Un système fermé signifie que la pièce est fermée de l'extérieur ; aucune énergie ne peut y entrer ou en sortir.
Dans le cas du thé, la pièce était un système fermé ; aucune énergie ne pouvait y pénétrer. Mais on peut aussi en faire un système ouvert en plaçant un chauffage dans la pièce. Si nous allumons le chauffage, nous pouvons utiliser la chaleur qu'il dégage pour réchauffer la tasse de thé. Une nouvelle énergie a été introduite dans la pièce. L'entropie a donc diminué. La chaleur qui est passée du chauffage au thé peut alors se déplacer à nouveau dans la pièce jusqu'à ce que l'entropie totale soit atteinte. C'est ce qu'explique la deuxième loi de la thermodynamique.
Un exemple concret de système ouvert est la Terre. Elle reçoit chaque jour beaucoup d'énergie du Soleil. Cela permet aux plantes de pousser et à l'eau de rester liquide. Si nous enlevions le Soleil, les plantes mourraient et l'eau gèlerait parce que la surface de notre planète serait trop froide.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que l'entropie thermodynamique ?
R : L'entropie thermodynamique est une mesure du degré d'organisation ou de désorganisation de l'énergie présente dans un système d'atomes ou de molécules. Elle se mesure en joules d'énergie par unité de kelvin.
Q : Que dit la troisième loi de la thermodynamique ?
R : La troisième loi de la thermodynamique stipule que lorsque l'entropie totale est atteinte, il n'y a plus d'énergie à dépenser.
Q : Quels sont les deux types de "pièces" mentionnés dans le texte ?
R : Les deux types de "pièces" mentionnés dans le texte sont un système ouvert et un système fermé. Un système ouvert signifie que l'énergie (comme la chaleur) peut circuler librement à l'intérieur et à l'extérieur, tandis qu'un système fermé signifie qu'il est fermé à l'extérieur ; aucune énergie ne peut y entrer ou en sortir.
Q : Comment une nouvelle énergie affecte-t-elle l'entropie totale ?
R : Une nouvelle énergie diminue l'entropie totale parce qu'elle permet une meilleure organisation du système. Par exemple, si nous plaçons un radiateur dans une pièce où le thé est froid, nous pouvons utiliser la chaleur qu'il dégage pour réchauffer la tasse de thé. Cela apporte une nouvelle énergie dans la pièce, ce qui diminue son entropie totale.
Q : Pouvez-vous donner un exemple de système ouvert ?
R : Un exemple concret de système ouvert est la Terre, qui reçoit chaque jour beaucoup d'énergie du soleil, ce qui permet aux plantes de pousser et à l'eau de rester liquide.
Q : Comment l'entropie totale atteinte affecte-t-elle une tasse de thé chaud ?
R : Lorsque l'entropie totale est atteinte pour une tasse de thé chaud, il n'y a plus de chaleur qui peut être diffusée et la tasse devient froide car toute sa chaleur se déplace vers la zone environnante.
