Entropia e seconda legge della termodinamica

Immaginate di tornare a casa in una gelida giornata invernale e di prendere tra le mani una bella tazza di cioccolata calda. Le mani si riscaldano mentre la cioccolata si raffredda. Ma non avviene mai il contrario: cioè non succede che le mani si congelino ancora di più mentre la tazza si surriscalda. Il sistema costituito dalla tazza e dalle mani è un sistema chiuso, cioè incapace di scambiare energia con l'ambiente. Si dice, quindi, che questi processi sono irreversibili, ciò vuol dire che questi processi non possono invertire il loro senso di svolgimento semplicemente cambiando qualche parametro dell'ambiente in cui sono. Però, siamo così abituati a questi eventi a senso unico, che ci sembra ovvio che tali fenomeni debbano avvenire nella direzione “giusta”. Se dovesse capitarci di vedere uno di questi processi svolgersi spontaneamente nella direzione “sbagliata”, rimarremmo talmente stupiti, da rimanere increduli. Eppure questi ipotetici eventi all'inverso non violerebbero il principio di conservazione dell'energia. Infatti, questi trasferimenti di energia entro un sistema chiuso non stabiliscono in che direzione debbano avvenire i processi irreversibili. La direzione è invece controllata da un'altra proprietà: la variazione di entropia ΔS del sistema. Il postulato dell'entropia: se in un sistema chiuso avviene un processo irreversibile, l'entropia S del sistema aumenta sempre; non diminuisce mai. L'entropia si differenzia dall'energia perché non obbedisce a una legge di conservazione. L'energia di un sistema chiuso si conserva, cioè rimane sempre costante.