Przed wprowadzeniem nowej podstawy programowej w 2015 roku, temat ten był obowiązkowym zagadnieniem na lekcjach chemii w liceum. Teraz niestety można o nim usłyszeć jedynie w bardziej ambitnych szkołach, co według mnie jest błędem, gdyż bez znajomości tego tematu ciężko rozmawiać na temat odwracalności reakcji chemicznych...
Zacznijmy od wytłumaczenia sobie tego dość abstrakcyjnego pojęcia. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Innymi słowy, im bardziej chaotycznie są rozmieszczone cząstki, tym większą wartość entropii ma dany układ. Ponadto jest też wielkością ekstensywną (aby obliczyć jej wartość możemy podzielić układ na mniejsze części i zsumować ich entropie, analogicznie jak masa, objętość, itd.) oraz funkcją stanu (zmiana wartości zależy wyłącznie od stanu początkowego i końcowego, zgodnie z prawem Hessa).
Potrzebujemy teraz poznać II zasadę termodynamiki:
Każda spontaniczna zmiana we Wszechświecie, nieważne czy to będzie reakcja chemiczna, czy może zjawisko fizyczne, wiąże się ze wzrostem entropii. Wyobraź sobie teraz taką sytuację, mamy do dyspozycji pojemnik, dwukomorowy, z gazem znajdującym się wyłącznie w lewej komorze. Otwieramy przegrodę i oczywiście po chwili cząsteczki gazu znajdują się chaotycznie w całej objętości naszego pojemnika. Proces ten zaszedł spontanicznie i nastąpił wzrost entropii układu. Pytanie: czy jest teraz możliwe, że po pewnym czasie cząsteczki gazu samoistnie powrócą do lewej komory? Nie, ponieważ wiązałoby się to ze spadkiem entropii, co przeczy drugiej zasadzie termodynamiki. W tym miejscu należy jeszcze tylko doprecyzować jedną rzecz. Mówiąc 'niemożliwe' tak naprawdę mamy na myśli 'bardzo mało prawdopodobne', w tym konkretnym przykładzie na uporządkowanie cząsteczek gazu musielibyśmy poczekać dłużej, niż wynosi wiek naszego Wszechświata...
Z pojęciem entropii wiąże się również jedna z koncepcji śmierci Wszechświata. Skoro cały czas dąży on do stanu, w którym entropia osiągnie wartość maksymalną, to w końcu kiedyś do tego stanu dojdzie i wówczas niemożliwa już będzie zamiana energii cieplnej na pracę (w jej wyniku nastąpiłby wzrost entropii, a ta przecież osiągnęła swoje maksimum, więc dochodzimy do sprzeczności), przez co niemożliwy będzie rozwój Wszechświata. Miejmy nadzieję, że prędko to nie nastąpi.
Reasumując, jeśli kiedykolwiek rodzice zapytają Was, dlaczego macie taki bałagan w swoim pokoju, odwołajcie się wówczas do drugiej zasady termodynamiki!