Physiker charakterisieren die Wahrscheinlichkeit des Zustands eines Systems durch eine als Entropie bezeichnete Zustandsfunktion (Symbol $ S $ , gemessen in $ \frac{J}{K \cdot mol} $).
Die Entropie $ S $ ist der Logarithmus der Anzahl der möglichen Konfigurationen, in denen das System sein kann.
$ S $ ist so - immer positiv oder Null (es gibt mindestens eine mögliche Konfiguration!) - je größer umso größer die Anzahl der Konfigurationen (= "die Unordnung").
Die Entropie $ S $ misst die "Unordnung" eines Systems.
Was passiert mit dem Zimmer eines Kindes, wenn Eltern abwesend sind? Isolierte Systeme tendieren dazu, sich spontan zu maximaler Unordnung zu entwickeln !!
Für ein isoliertes System geschehen spontane Transformationen immer mit einem Anstieg der Entropie : $ \Delta S $ > $ 0 $
Für viele chemische Reaktionen können wir die Richtung der Entropievariation vorhersagen , indem wir darauf achten, dass die Entropie immer in Richtung " Unordnung" verläuft: Beispiel Die Reaktion $H_2O(l)$ $\rightarrow$ $H_2O(g)$ wird ein $ Delta S $ > $ 0 $ haben, weil die Moleküle im gasförmigen Zustand "ungeordneter" sind als im flüssigen Zustand.
Die → Tabelle der Standardentropien erlaubt Entropievariationen bei chemischen Reaktionen unter Standardbedingungen($25\;^oC$ et $1\;bar$) zu berechnen: Beispiel 1 $2NH_4NO_3(s)$ $\longrightarrow$ $2N_2(g)$ $+$ $4H_2O(g)$ $+$ $O_2(g)$ $\Delta S$ $ =$ $2\cdot S(N_2(g))$ $+$ $4\cdot S(H_2O(g))$ $+$ $S(O_2(g))$ $-$ $2\cdot S(NH_4NO_3(s))$ $ = $ $2\cdot 191,61$ + $4\cdot 188,83$ + $205,138$ - $2\cdot 151,08$ $= $ $1041,52\frac{J}{K\cdot mol}$, stark positiv, die "Unordnung" nimmt zu! Beispiel 2 $2H_2(g)+O_2(g)\rightarrow 2H_2O(l)$ $\Delta S$ $ =$ $2\cdot S(H_2O(l))$ $ -$ $(2\cdot S(H_2(g))$ $ + $ $S(O_2(g)))$ $ =$ $2\cdot 69,91$ - $(2\cdot 130,684$ + $205,138) =$ $-326,686\frac{J}{K\cdot mol}$, negativ, hier nimmt die "Unordnung" ab, das flüssige Wasser ist besser "geordnet" als die Mischung der beiden Gase $ N_2 $ und $ O_2 $! Diese Reaktion ist spontan (Explosion). Es besteht jedoch kein Widerspruch zum zweiten Prinzip, weil das System nicht isoliert ist. Wenn das System nicht isoliert ist, können die spontanen Transformationen sehr gut mit einer Abnahme der Entropie durchgeführt werden:
Dies ist der Wächter des Museums, der auf das System (gebildet von Besuchern) einwirkt, um sie zurück zur Haustür zu schieben, während sie sich anders spontan im ganzen Museum ausgebreitet hätten!