-THERMODYNAMIQUE-
Dans le domaine de la thermodynamique, Ludwig Boltzmann est parvenu à expliquer plusieurs phénomènes liés à l'échange d'énergies des systèmes gazeux à partir des énergies cinétiques d'agitation des molécules. Une telle théorie était également une unification des travaux précédemment réalisés par Gottfried Leibniz, Sadit Carnot e Rudolf Clausius. La question était de comprendre comment se déroulaient les échanges d'énergie et ce qui se passait dans ce processus.
Sadit Carnot disait que la chaleur a une direction, un flux et ce flux venait du système avec la température la plus élevée pour celui avec la température la plus basse, ces notions sont ceux qui ont été utilisés dans la création des moteurs thermiques au 19ème siècle. Rudolf Clausius a déclaré que "chaque système thermodynamique a son énergie dissipée au fil du temps, un concept qu'il a appelé Entropia, en d'autres termes, l'entropie augmente toujours avec le temps.
Mais qu'est-ce que l'entropie ? Une façon simple de comprendre ce qu'est l'entropie...
Imaginez une tasse qui est remplie de café chaud, et que vous la laissez sur la table et attendez quelques heures, quand vous touchez à nouveau la tasse, vous vous rendez compte que il ne faisait pas aussi chaud qu'avant, c'est-à-dire que la chaleur s'est dissipée dans l'environnement. De manière analogue, nous disons que la tasse entrait en équilibre thermique avec l'environnement. L'entropie, on peut dire, est une grandeur qui mesure le désordre du système, ou sa désorganisation, comme dans l'exemple cité... la chaleur s'est concentrée en un certain point (mug) puis s'est propagée dans l'environnement.
Avec ces deux concepts formulés par Rudolf Clausius et Sadit Carnot, Boltzmann avait l'interprétation suivante de la deuxième loi de la thermodynamique (l'entropie). Boltzmann a déclaré que pour mieux comprendre l'entropie, nous devons mieux comprendre le monde microscopique, comment les molécules de gaz se comportent à basse et haute température.
En voyant cela, Boltzmann a beaucoup étudié et a conclu que pour pouvoir comprendre la physique des molécules d'un gaz, on s'attendait à devoir analyser la molécule par molécule, quelque chose d'inconcevable ! Impossible de faire une étude de cette façon, alors Boltzmann s'est rendu compte que pour comprendre la physique derrière les molécules d'un gaz, il devrait abandonner la certitude (déterminisme) et adopter la probabilité et les statistiques (stochastique) pour comprendre dans son ensemble, les mouvements des molécules d'un gaz. L'équation qui décrit cette découverte est maintenant écrite sur sa pierre tombale en son honneur.
S- entropy ; k- constante de Boltzmann ; W- probabilité
Vidéo éditée et sous-titrée, extraite d'un documentaire de la BBC "Order and Disorder, The History of Energy"