0:00:06.665,0:00:10.453
Esiste un concetto fondamentale[br]in chimica e fisica,

0:00:10.453,0:00:15.293
che spiega perché i processi fisici [br]vanno in un senso e non nell'altro:

0:00:15.293,0:00:16.849
perché il ghiaccio si scioglie,

0:00:16.849,0:00:19.279
perché la panna si mescola al caffé,

0:00:19.279,0:00:22.529
perché l'aria esce da una gomma bucata.

0:00:22.529,0:00:27.039
È l'entropia, [br]non è facile capirla a fondo.

0:00:27.039,0:00:31.879
L'entropia è spesso descritta[br]come una misura del disordine.

0:00:31.879,0:00:35.739
È una descrizione utile,[br]ma purtroppo ingannevole.

0:00:35.739,0:00:38.511
Per esempio, cos'è più disordinato:

0:00:38.511,0:00:43.469
un bicchiere di cubetti di ghiaccio,[br]o uno di acqua a temperatura ambiente?

0:00:43.469,0:00:45.373
Molti direbbero il ghiaccio,

0:00:45.373,0:00:49.069
ma in realtà è quello [br]con l'entropia più bassa.

0:00:49.069,0:00:52.898
C'è però un altro modo di vedere[br]l'entropia, attraverso la probabilità.

0:00:52.898,0:00:57.290
È un po' più astruso da capire,[br]ma una volta che ce l'avrete fatta

0:00:57.290,0:01:01.260
avrete una comprensione più chiara[br]dell'entropia.

0:01:01.260,0:01:03.661
Consideriamo due piccoli solidi,

0:01:03.661,0:01:07.541
ognuno composto da sei legami atomici.

0:01:07.541,0:01:12.781
In questo modello, l'energia di un solido[br]è custodita nei legami.

0:01:12.781,0:01:15.292
Questi li possiamo vedere [br]come dei contenitori

0:01:15.292,0:01:20.070
con dentro invisibili unità di energia,[br]i cosiddetti "quanti".

0:01:20.070,0:01:24.601
Più energia ha un solido,[br]più è caldo.

0:01:24.601,0:01:29.042
Vediamo che ci sono molti modi[br]in cui l'energia può essere distribuita

0:01:29.042,0:01:30.552
nei due solidi,

0:01:30.552,0:01:34.592
mantenendo la stessa energia totale[br]in ognuno.

0:01:34.592,0:01:38.502
Ognuna di queste possibilità[br]è chiamata microstato.

0:01:38.502,0:01:43.341
Se vogliamo sei quanti di energia[br]nel solido A e due nel solido B

0:01:43.341,0:01:47.832
ci sono 9702 microstati possibili.

0:01:47.832,0:01:52.861
Ovviamente, ci sono altri modi[br]per distribuire otto quanti di energia.

0:01:52.861,0:01:57.833
Per esempio, tutti i quanti [br]potrebbero essere in A e nessuno in B,

0:01:57.833,0:02:00.872
oppure metà in A e metà in B.

0:02:00.872,0:02:04.154
Se assumiamo che le probabilità di avere[br]ogni microstato siano uguali,

0:02:04.154,0:02:06.794
vediamo che alcune configurazioni[br]di energia

0:02:06.794,0:02:10.543
hanno più probabilità di capitare[br]delle altre.

0:02:10.543,0:02:14.184
Questo succede perché[br]hanno un numero maggiore di microstati.

0:02:14.184,0:02:20.143
L'entropia è una misura diretta di ogni[br]probabilità di configurazione di energia.

0:02:20.143,0:02:23.193
Quello che vediamo è che [br]la configurazione

0:02:23.193,0:02:26.843
in cui l'energia è più dispersa[br]tra i due solidi

0:02:26.843,0:02:28.924
ha l'entropia più alta.

0:02:28.924,0:02:30.474
Quindi, in generale,

0:02:30.474,0:02:34.853
l'entropia può essere pensata come[br]una misura della dispersione di energia

0:02:34.853,0:02:37.893
Un'entropia bassa vuol dire[br]che l'energia è concentrata.

0:02:37.893,0:02:41.623
Un'entropia elevata, [br]che è ben distribuita.

0:02:41.623,0:02:45.765
Per capire come mai l'entropia[br]è utile a spiegare processi spontanei,

0:02:45.765,0:02:48.075
come oggetti caldi che si raffreddano,

0:02:48.075,0:02:52.434
dobbiamo guardare il sistema dinamico[br]in cui l'energia si muove.

0:02:52.434,0:02:54.935
In realtà, l'energia [br]non rimane in un punto

0:02:54.935,0:02:58.065
ma continua a muoversi [br]tra legami adiacenti.

0:02:58.065,0:03:00.206
Dato che l'energia si muove,

0:03:00.206,0:03:02.955
la configurazione energetica può cambiare.

0:03:02.955,0:03:05.085
Per via della distribuzione dei microstati

0:03:05.085,0:03:09.836
c'è un 21% di probabilità che il sistema[br]andrà in una configurazione

0:03:09.836,0:03:13.595
in cui l'energia è [br]massimamente distribuita,

0:03:13.595,0:03:17.357
un 13% che tornerà al punto iniziale

0:03:17.357,0:03:22.857
e un 8% che A guadagnerà energia.

0:03:22.857,0:03:26.935
Di nuovo, dato che ci sono più modi[br]per avere dispersione di energia

0:03:26.935,0:03:30.026
ed entropia elevata, [br]e meno per avere energia concentrata,

0:03:30.026,0:03:32.558
l'energia tende a disperdersi.

0:03:32.558,0:03:35.509
Per questo, se mettiamo un oggetto caldo[br]accanto a uno freddo

0:03:35.509,0:03:40.420
quello freddo si riscalda[br]e quello caldo si raffredda.

0:03:40.420,0:03:41.867
Però, nel nostro esempio,

0:03:41.867,0:03:47.116
c'è comunque un 8% di probabilità[br]che l'oggetto caldo si riscaldi.

0:03:47.116,0:03:51.427
Perché nella vita reale non succede mai?

0:03:51.427,0:03:54.177
Dipende tutto dalle dimensioni del sistema

0:03:54.177,0:03:58.057
I nostri solidi avevano solo[br]sei legami a testa.

0:03:58.057,0:04:03.938
Ingrandiamoli fino ad arrivare [br]a 6000 legami e 8000 unità di energia

0:04:03.938,0:04:07.527
e partiamo di nuovo [br]con tre quarti dell'energia in A

0:04:07.527,0:04:10.127
e un quarto in B.

0:04:10.127,0:04:14.337
Adesso, la probabilità che A[br]acquisisca spontaneamente più energia

0:04:14.337,0:04:17.247
è questo numero piccolissimo.

0:04:17.247,0:04:22.308
Gli oggetti quotidiani hanno [br]un numero di particelle ancora maggiore.

0:04:22.308,0:04:25.920
La probabilità che, nel mondo reale,[br]un oggetto caldo diventi più caldo

0:04:25.920,0:04:28.011
è così infinitamente piccola

0:04:28.011,0:04:30.409
che non succede mai.

0:04:30.409,0:04:31.528
Il ghiaccio si scioglie,

0:04:31.528,0:04:32.918
la panna si mescola,

0:04:32.918,0:04:34.676
le gomme si sgonfiano,

0:04:34.676,0:04:39.942
perché questi stati hanno[br]più energia dispersa che gli originali.

0:04:39.942,0:04:43.630
Non c'è nessuna forza misteriosa[br]che aumenta l'entropia del sistema.

0:04:43.630,0:04:48.928
Un'entropia più elevata[br]è statisticamente più probabile.

0:04:48.928,0:04:52.480
Per questo l'entropia è stata [br]soprannominata la "freccia del tempo".

0:04:52.480,0:04:56.739
Se l'energia può disperdersi, lo farà.