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 solitamente considerata come la quantità di disordine che un sistema contiene. La definizione di entropia standard ha significati leggermente diversi a seconda del campo della scienza a cui viene applicata. In chimica, l’entropia molare standard è definita come l’entropia di 1 mole, o grammo molecola, di materia a una pressione atmosferica standard di 14.7 libbre/pollice2 (101.3 kPa) e una data temperatura.
Si presume che i sistemi fisici in natura stiano subendo un cambiamento di entropia standard. Ciò comporta livelli crescenti di entropia standard con il 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 svolgere 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’entropia molare standard sarebbe Sm°/J mole-1 K-1. Questo è suddiviso in un numero senza unità in una tabella di entropia standard. La più durevole delle sostanze ha 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 conosciuta di 2.377, con l’acqua liquida di 69.9 e l’elio di 126.
Le leggi della termodinamica affermano che l’energia non si crea né si distrugge. Il calcolo dell’entropia standard, quindi, è un metodo per determinare il movimento dell’energia tra materia e sistemi, dove l’energia netta dell’intero universo, considerato come un sistema chiuso, rimane sempre costante. Spesso la meccanica statistica viene utilizzata per calcolare questo trasferimento di energia in chimica e fisica, poiché può modellare il movimento delle molecole in vari stati energetici.
Sebbene si dice che l’entropia stia aumentando complessivamente nello spazio, l’illusione nell’attività umana è che si stia riducendo. Quando la materia viene trasformata in qualcosa di utile per il lavoro, l’entropia standard o il disordine dello stato chimico della materia prima utilizzata viene ridotta. Tuttavia, nella produzione del prodotto viene utilizzata molta più energia non recuperabile di quanto ne valga la pena.
Questa illusione che l’entropia standard si stia riducendo sulla Terra mentre la civiltà porta ordine al caos è perpetuata dal fatto che la Terra non è un sistema chiuso. Man mano che vengono bruciate sostanze chimiche altamente strutturate come i combustibili fossili raffinati, più energia termica netta viene dispersa nello spazio nello stesso modo in cui il sole irradia la maggior parte del suo calore nello spazio. Questo calore non potrà mai essere recuperato.
Questo è il motivo per cui 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. Nella produzione del diamante è stata impiegata molta più energia e pressione naturali rispetto alla grafite, conferendogli un livello più elevato di ordine intrinseco. Pertanto, più alto è l’ordine di un sistema o materiale, più l’entropia standard ha contribuito all’universo nella sua produzione.