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La 2e loi de la thermodynamique En mettant l'accent sur l'entropie, veuillez expliquer comme si j'avais cinq ans.
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Il existe de nombreuses façons de décrire la deuxième loi de la thermodynamique, et toutes signifient à peu près la même chose - l'entropie totale aura toujours tendance à augmenter ou à rester la même. L'entropie est une mesure de la façon dont quelque chose est désordonné et désordonné Imaginez que vous avez une boîte à chaussures remplie de 100 pièces que vous ne pouvez pas distinguer les unes des autres, et toutes sont face à face. C'est un état très ordonné, à très faible entropie. En fait il n'y a qu'une seule configuration de pièces qui "tout face". Comparez cela avec une configuration où vous avez 1 pile et 99 têtes. Il y a 100 façons différentes d'avoir 1 pièce face et 99 face. Il s'agit d'un état plus "désordonné", car si les pièces étaient placées au hasard, il est 100 fois plus probable qu'il y ait 1 pile de pièces que pas de pile de pièces. Une autre façon de dire cela est que la condition d'une queue-99 têtes a une * entropie plus élevée * que pas de queue-100 têtes. Avoir 2 faces-98 têtes serait une entropie paire car il y a environ 5000 façons d'avoir 2 pièces de monnaie en pile. Donc avoir deux pièces pile est environ 50 fois plus probable que juste 1 . Si vous deviez continuer ce modèle ... avoir 50 piles 50 faces est environ 20 000 000 000 000 000 000 000 000 fois plus probable que d'avoir seulement deux pièces avec pile et 98 avec face. Si vous deviez secouer cette boîte à chaussures, avec le temps, vous vous attendriez à ce que certaines de ces pièces se retournent au hasard. Même si les pièces individuelles seront retournées au hasard dans les deux sens (chaque pièce est donc imprévisible), le comportement du système dans son ensemble n'est pas complètement aléatoire. Au fil du temps, vous pouvez être raisonnablement certain que la boîte à chaussures passera de toutes les têtes à beaucoup plus proche de 50 face-50 têtes (la configuration avec l'entropie la plus élevée). Cela * ne signifie pas * que la boîte à chaussures finira par s'arrêter exactement à 50 - 50 (en fait, les chances qu'il soit 49 face-51 face ou 51 face-49 face sont vraiment similaires aux chances qu'il soit 50 - 50), cela signifie simplement que vous passerez rapidement de 0 à 100 à * quelque chose de plus proche * de 50 à 50, rien de plus que de pures probabilités. Cette tendance naturelle d'un système fermé vers des configurations plus aléatoires est la 2ème loi de la thermodynamique (l'entropie tend à augmenter). Maintenant, lorsque vous avez affaire à des choses à l'échelle d'une réaction chimique, cela revient à avoir une boîte avec 10 ^ 23 pièces - donc même s'il y a une variation aléatoire l'empêchant d'être exactement la moitié, cela va presque certainement passer de 49,99999% à 50,00001% ce qui signifie que ce comportement "aléatoire" permet toujours une prédiction très précise du comportement d'un système. La chose qui fait « secouer la boîte à chaussures » de notre exemple précédent est la température. Plus la température est élevée, plus la boîte à chaussures tremble vigoureusement pour ainsi dire. ( Fait amusant : si vous commenciez avec votre boîte à chaussures avec des pièces toutes faces , et * ne secouez jamais la boîte * , ce serait comme si vous aviez un cristal parfait à 0 absolu , et l' entropie de votre système de boîte à pièces serait * zéro * C'est la troisième loi de la thermodynamique . ) . Une autre considération importante - la deuxième loi s'applique aux * systèmes fermés * . Cela signifie que vous n'avez pas de source d'énergie extérieure affectant le système. Si vous vouliez dépenser de l'énergie, vous pouviez ouvrir la boîte à chaussures et échanger délibérément toutes les pièces contre des têtes. Cela ne viole pas la deuxième loi parce que vous augmentez votre propre entropie (en brûlant de l'énergie) pour réduire *l'entropie locale* de la boîte à chaussures. Localement, l'entropie d'un système peut diminuer, tout comme si vous ouvriez votre boîte à chaussures à un moment donné, vous pourriez trouver un groupe de 5 pièces les unes à côté des autres qui étaient toutes face. Bien que cet exemple utilise des pièces de monnaie, le principe s'applique à tout ce qui subit un mouvement aléatoire, ce qui dans notre monde signifie tout ce qui est exposé à n'importe quelle sorte de température. C'est pourquoi les lois de la thermodynamique sont si vastes et s'appliquent à pratiquement tout.