L’entropie standard, en général, est une mesure de la quantité d’énergie thermique dans un système fermé qui n’est pas disponible pour le travail, et est généralement considérée comme la quantité de désordre qu’un système contient. La définition de l’entropie standard a des significations légèrement différentes selon le domaine scientifique auquel elle est appliquée. En chimie, l’entropie molaire standard est définie comme l’entropie de 1 mole, ou molécule-gramme, de matière à une pression atmosphérique standard de 14.7 lb/pouce2 (101.3 kPa) et à une température donnée.
Les systèmes physiques dans la nature sont supposés subir un changement d’entropie standard. Cela implique des niveaux croissants d’entropie standard au fil du temps, avec pour résultat ultime que l’univers rencontrera un jour une entropie maximale. Connu sous le nom de mort thermique, c’est un état où toute l’énergie est également répartie dans l’espace et à la même température, ce qui la rend plus capable d’effectuer un travail.
Le symbole utilisé pour représenter l’entropie standard est S° et est exprimé en unités de travail ou d’énergie appelées joules, par mole de température kelvin, de sorte que l’expression de l’entropie molaire standard serait Sm°/J mole-1 K-1. Ceci est décomposé en un nombre sans unité dans une table d’entropie standard. Les substances les plus durables ont l’entropie intrinsèque la plus faible, où le diamant à une température standard de 77 ° Fahrenheit (25 ° Celsius ou 298 Kelvin) a la plus faible entropie connue de 2.377, avec l’eau liquide une de 69.9 et l’hélium de 126.
Les lois de la thermodynamique stipulent que l’énergie n’est ni créée ni détruite. Le calcul de l’entropie standard est donc une méthode de détermination du mouvement de l’énergie entre la matière et les systèmes, où l’énergie nette de l’univers entier, considéré comme un système fermé, reste toujours constante. La mécanique statistique est souvent utilisée pour calculer ce transfert d’énergie en chimie et en physique, car elle peut modéliser le mouvement des molécules dans divers états d’énergie.
Bien que l’entropie augmente globalement dans tout l’espace, l’illusion dans l’activité humaine est qu’elle diminue. Lorsque la matière est transformée en quelque chose d’utile pour le travail, l’entropie standard ou le désordre de l’état chimique de la matière première utilisée est réduit. Cependant, beaucoup plus d’énergie non récupérable est utilisée pour produire le produit qu’elle n’en vaut la peine.
Cette illusion que l’entropie standard est réduite sur Terre alors que la civilisation met de l’ordre dans le chaos est perpétuée par le fait que la Terre n’est pas un système fermé. À mesure que des produits chimiques hautement structurés comme les combustibles fossiles raffinés sont brûlés, une plus grande quantité d’énergie thermique nette est perdue dans l’espace de la même manière que le soleil rayonne la majeure partie de sa chaleur dans l’espace. Cette chaleur ne peut jamais être récupérée.
C’est pourquoi des matériaux comme le diamant ont un état d’entropie standard inférieur à 2.377 que le graphite à 5.74, bien que les deux soient composés du même élément, le carbone. Beaucoup plus d’énergie et de pression naturelles ont été nécessaires pour produire le diamant que le graphite, ce qui lui confère un niveau d’ordre intrinsèque plus élevé. Par conséquent, plus l’ordre d’un système ou d’un matériau est élevé, plus il a contribué à l’entropie standard de l’univers dans sa production.