Lettre de Kasuku  N°9

La faute à l'entropie

 Au bistrot, je demande toujours un café "brûlant", c'est à dire le plus chaud possible.  On sourit autour de moi, mais je m'explique : si le café est trop chaud, il suffit d'attendre un peu pour qu'il atteigne la température souhaitée. S'il est tiède, on peut toujours attendre, mais il y peu de chance de le voir se réchauffer ! Ce passage du chaud au froid est inéluctable et universel.

Tous ça, c'est de la thermodynamique et c'est la faute à l'entropie! 

 Dans mon café brûlant, les molécules sont extrêmement agitées. Petit à petit cette agitation va se transmettre aux molécules de l'air ambiant. Les molécules de mon café ralentissent et il se refroidit. Les molécules de l'air ambiant voient leur vitesse augmenter légèrement à la suite des chocs qu'elles subissent de la part des molécules du café et elles se réchauffent. Au cours de cette évolution, il y a transfert d'énergie du corps chaud vers le corps froid, ce qui se traduit vers une homogénéisation des températures et une plus grande dispersion de l'énergie thermique dans l'environnement.

De la même manière, si vous attendez suffisamment longtemps, par chutes de pierres successives, le Cervin se transformera en un tas de cailloux, chaque cailloux ayant cédé son énergie potentielle à l'environnement sous forme de chaleur.

L'entropie d'un système mesure donc le degré de dispersion de l'énergie à l'intérieur de ce système.

   On peut définir aussi l'entropie comme le processus par lequel l’énergie disponible se transforme en énergie non disponible. Il s'agit d'une grandeur mesurable. Exprimée en grammes et par degré, elle est la quantité totale de chaleur ajoutée, divisée par la température.

L'entropie ne peut qu'augmenter

Le charbon et les hydrocarbures, qui sont des formes fossiles d'énergie, dispersent leur énergie lors de leur transformation en travail par le biais des machines à vapeur et des turbines. Ce sont ces combustibles qui fournissent la plus grande partie de l'électricité que le monde consomme aujourd'hui. 

La chaleur produite a été utilisée partiellement, environ 35 %, pour produire du travail. Le solde, 65% environ, est dispersé dans l'atmosphère sous forme de chaleur un peu moins chaude et contribue ainsi à l'homogénéisation thermique de notre environnement. Cette chaleur n'est alors plus disponible pour produire un travail. L'épuisement progressif des énergies fossiles est la démonstration la plus évidente d'une loi de la nature : l'entropie augmente inexorablement !  Cela explique pourquoi notre tas de pierre ne peut pas se transformer en Cervin, un café tiède ne va pas se réchauffer et la pomme de Newton ne va pas remonter sur sa branche !

L'écoulement du temps

L'entropie nous démontre aussi qu'il y a un passé et un avenir et elle reste le plus sûr indice du sens de l'écoulement du temps. Ainsi, l’irréversibilité du temps semble s’expliquer par l’augmentation permanente de l'entropie, cette grandeur qui mesure l’état de désordre d’un système de particules. Tout va de l'ordre vers le désordre. 

Le confort dans lequel nous vivons aujourd'hui n'est possible que grâce à l'accélération de l'augmentation de l'entropie que nous induisons. Toutes énergies confondues, nous consommons journellement près de 100 kWh ! Après usage, cette énergie va se disperser dans notre environnement et contribuer à l'augmentation générale de l'entropie. La vie elle-même, qui pourrait sembler contredire le principe de l'entropie en se développement à partir d'un désordre ambiant proche, n'est en réalité possible que grâce à l'augmentation d'un désordre plus global et, ensuite, la mort viendra inexorablement participer à l'augmentation de l'entropie !

Sic transit gloria mundi !

 Pour en savoir plus : https://kasuku.ch/presque-tout-sur-lenergie/