Entropia

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o trabalho é convertido em calor, e revertê-lo completamente é impossível, mesmo para um gás ideal submetido a processos reversíveis. Assim, os processos naturais são direcionais.

No motor de Carnot, que consiste em processos reversíveis, a relação entre o calor trocado e a temperatura dos reservatórios de calor é constante. Essa razão é definida como a mudança de uma nova grandeza física, a entropia, representada pelo símbolo S.

Quando um processo reversível não é isotérmico, pode ser considerado como muitos processos isotérmicos infinitesimais em diferentes temperaturas. Então, a mudança de entropia é a soma da razão delta-Q por T em cada etapa. À medida que o limite de delta-Q se aproxima de zero, a mudança de entropia é dada por uma integral.

Em temperaturas mais altas, os constituintes de qualquer substância estão em maior desordem. Quando uma substância fria absorve calor, seus constituintes ficam mais desordenados. Para uma substância quente, a mudança na aleatoriedade de seus constituintes é pequena. Assim, a mudança de entropia quantifica o aumento da desordem de um sistema.