Entropia

Secondo il secondo principio della termodinamica, il lavoro viene convertito in calore, e invertire completamente la rotta è impossibile anche per un gas ideale sottoposto a processi reversibili. Pertanto, i processi naturali sono direzionali.

Nel motore di Carnot, che consiste in processi reversibili, il rapporto tra il calore scambiato e la temperatura dei serbatoi di calore è costante. Questo rapporto è definito come la variazione di una nuova grandezza fisica, l'entropia, rappresentata dal simbolo S.

Quando un processo reversibile non è isotermico, può essere considerato come tanti processi isotermi infinitesimali a temperature diverse. Quindi, la variazione di entropia è la somma del rapporto delta-Q per T in ogni passo. Quando il limite del delta-Q si avvicina a zero, la variazione di entropia è data da un integrale.

A temperature più elevate, i costituenti di qualsiasi sostanza sono in maggiore disordine. Quando una sostanza fredda assorbe calore, i suoi costituenti diventano più disordinati. Per una sostanza calda, il cambiamento nella casualità dei suoi costituenti è minore. Pertanto, la variazione di entropia quantifica l'aumento del disordine di un sistema.