Freezer e vita

Testo

Un tuo compagno osserva: “Un frigorifero fa diminuire l’entropia dell’acqua che congela; dunque il secondo principio è violato”. E ancora: “Un embrione che diventa un organismo adulto fa diminuire l’entropia (le cellule si organizzano); dunque la vita viola il secondo principio”. Confuta entrambe le affermazioni distinguendo l’entropia del sistema da quella dell’universo, e specificando dove va a finire l’entropia prodotta.

Soluzione

Entrambe le affermazioni commettono lo stesso errore: applicano il secondo principio nella forma $\Delta S \ge 0$ a un sistema che NON è isolato. Quella forma vale solo per un sistema isolato, ovvero per l’intero universo termodinamico. Frigorifero e organismo vivente sono invece sistemi APERTI, che scambiano continuamente energia e materia con l’ambiente.

Frigorifero: l’acqua che congela diminuisce la propria entropia, $\Delta S_\text{acqua} < 0$. Ma la macchina assorbe lavoro elettrico e riversa nell’ambiente, tramite la serpentina del condensatore, il calore sottratto all’acqua PIÙ il lavoro dissipato. L’ambiente guadagna quindi più entropia di quanta ne perda l’acqua.

Organismo vivente: l’embrione che si sviluppa e si organizza abbassa la propria entropia interna. Per farlo consuma cibo (molecole ordinate, a bassa entropia) e restituisce all’ambiente calore metabolico, $\mathrm{CO}_2$, acqua e scarti disordinati: emette nell’ambiente più entropia di quanta ne riduca al proprio interno.

In entrambi i casi il bilancio complessivo rispetta il secondo principio: $\ev{\Delta S_\text{universo} > 0}$ L’ordine creato localmente (ghiaccio, tessuti organizzati) è sempre pagato con un aumento maggiore di disordine nell’ambiente circostante.

Collegamenti

Argomenti: Entropia e secondo principio Concetti: Entropia · Secondo principio della termodinamica · Frigorifero e pompa di calore Competenze: Interpretazione micro-macro · Bilancio entropico Oggetti: Frigorifero