WEBVTT

00:00:06.645 --> 00:00:09.973
Il existe un concept crucial 
en chimie et en physique.

00:00:10.303 --> 00:00:12.743
Il explique pourquoi
certains processus physiques

00:00:12.743 --> 00:00:15.293
marchent dans un sens,
et non dans un autre :

00:00:15.293 --> 00:00:16.729
pourquoi la glace fond,

00:00:16.729 --> 00:00:19.039
pourquoi la crème se répand
dans le café,

00:00:19.039 --> 00:00:21.629
pourquoi l'air fuit d'un pneu crevé.

00:00:22.339 --> 00:00:26.539
C'est l'entropie, et elle est,
notoirement, difficile à comprendre.

00:00:27.969 --> 00:00:31.629
L'entropie est souvent décrite
comme une mesure du désordre.

00:00:31.629 --> 00:00:35.349
C'est une image pratique
mais, malheureusement, trompeuse.

00:00:35.499 --> 00:00:38.471
Par exemple, lequel est-il
le plus désorganisé ?

00:00:38.471 --> 00:00:42.789
Un verre de glace pilée, ou un verre
d'eau à température ambiante ?

00:00:43.299 --> 00:00:45.233
La plupart des gens
vont dire : la glace,

00:00:45.233 --> 00:00:48.549
mais, en fait, c'est elle qui possède
la plus faible entropie.

00:00:49.069 --> 00:00:52.898
Donc, voici une autre façon de l'aborder :
grâce aux probabilités.

00:00:52.898 --> 00:00:57.290
Cela semble plus compliqué à comprendre
mais prenez le temps de l'assimiler,

00:00:57.290 --> 00:01:00.700
et vous aurez une bien meilleure
compréhension de l'entropie.

00:01:01.260 --> 00:01:03.661
Prenez deux petits solides,

00:01:03.661 --> 00:01:07.541
constitués de six liaisons
atomiques chacun.

00:01:07.541 --> 00:01:12.781
Dans cet exemple, l'énergie dans chaque
solide est conservée dans les liens.

00:01:12.781 --> 00:01:15.522
Ceux-ci peuvent être regardés
comme de simples récipients,

00:01:15.522 --> 00:01:19.870
pouvant contenir des unités inséparables
d'énergie appelées « quanta ».

00:01:19.870 --> 00:01:24.601
Plus le solide a d'énergie,
plus il est chaud.

00:01:24.601 --> 00:01:29.042
Il s'avère que l'énergie peut
se distribuer de nombreuses façons

00:01:29.042 --> 00:01:30.552
dans les deux solides,

00:01:30.552 --> 00:01:33.932
tout en gardant la même quantité 
totale d'énergie dans chaque.

00:01:34.402 --> 00:01:38.502
Chacune de ces options est appelée :
un « micro-état ».

00:01:38.502 --> 00:01:43.341
Pour six quanta d'énergie dans 
le solide A, et deux dans le solide B,

00:01:43.341 --> 00:01:47.302
il existe 9 702 micro-états.

00:01:47.832 --> 00:01:52.631
Bien sûr, nos huit quanta d'énergie 
peuvent être arrangés autrement.

00:01:52.801 --> 00:01:57.623
Toute l'énergie peut être dans le solide A
par exemple, et rien dans le B,

00:01:57.623 --> 00:02:00.372
ou la moitié dans A, et la moitié dans B.

00:02:00.662 --> 00:02:04.074
Si nous supposons que chaque micro-état
est également probable,

00:02:04.074 --> 00:02:06.884
nous constatons que 
certaines configurations de l'énergie.

00:02:06.884 --> 00:02:09.793
ont plus de chances d'arriver
que d'autres.

00:02:10.313 --> 00:02:13.774
Cela est dû à leur plus grand
nombre de micro-états.

00:02:14.024 --> 00:02:15.853
L'entropie est une mesure directe

00:02:15.853 --> 00:02:19.523
de la probabilité de chaque
configuration de l'énergie.

00:02:20.383 --> 00:02:23.143
Ce que nous voyons, c'est que
la configuration de l'énergie

00:02:23.143 --> 00:02:26.713
dans laquelle l'énergie est la plus
répartie entre les solides,

00:02:26.713 --> 00:02:28.714
est celle qui a le plus d'entropie.

00:02:28.734 --> 00:02:31.734
Donc, dans un sens plus général,
l'entropie peut être considérée

00:02:31.734 --> 00:02:34.413
comme la mesure 
de cette répartition d'énergie.

00:02:34.673 --> 00:02:37.763
Une entropie faible veut dire
que l'énergie est concentrée.

00:02:37.923 --> 00:02:41.073
Une entropie élevée veut dire
qu'elle est répartie.

00:02:41.513 --> 00:02:45.685
Afin de comprendre pourquoi l'entropie
aide à expliquer les processus spontanés,

00:02:45.685 --> 00:02:47.825
tels que le refroidissement
des objets chauds,


00:02:47.825 --> 00:02:50.074
il nous faut examiner
un système dynamique,

00:02:50.074 --> 00:02:52.114
dans lequel l'énergie est en mouvement.

00:02:52.284 --> 00:02:54.745
En réalité, l'énergie 
ne reste pas en place.

00:02:54.755 --> 00:02:58.095
Elle se déplace, continuellement,
entre les liens voisins.

00:02:58.575 --> 00:03:00.206
Du fait que l'énergie se déplace,

00:03:00.206 --> 00:03:02.525
la configuration de l'énergie
peut changer.

00:03:02.775 --> 00:03:05.085
À cause de la répartition des micro-états,

00:03:05.085 --> 00:03:09.836
il y a 21 % de chances que le système
soit, plus tard, dans une configuration

00:03:09.836 --> 00:03:13.185
dans laquelle l'énergie
est répartie au maximum.

00:03:13.465 --> 00:03:17.347
Il y a 13 % de chances 
qu'il retourne à son état de départ,

00:03:17.357 --> 00:03:22.267
et 8 % de chance que le solide A
obtienne, en fait, plus d'énergie.

00:03:22.697 --> 00:03:25.455
Nous voyons là encore que,
du fait qu'il y a plus de façons

00:03:25.455 --> 00:03:28.285
d'obtenir une énergie répartie
et une entropie élevée,

00:03:28.285 --> 00:03:30.026
qu'une énergie concentrée,

00:03:30.026 --> 00:03:32.118
l'énergie a tendance à se répartir.

00:03:32.368 --> 00:03:35.698
Voilà pourquoi, si vous mettez 
un objet chaud à côté d'un objet froid,

00:03:35.698 --> 00:03:39.700
le froid va refroidir le chaud,
et le chaud va réchauffer le froid.

00:03:40.210 --> 00:03:41.867
Mais, même dans cet exemple,

00:03:41.867 --> 00:03:46.256
il y a 8 % de chance que l'objet chaud
devienne plus chaud.

00:03:46.886 --> 00:03:50.487
Pourquoi cela n'arrive-t-il
jamais dans la réalité ?

00:03:51.227 --> 00:03:53.887
C'est une question
de taille du système.

00:03:53.887 --> 00:03:57.647
Nos solides hypothétiques
ont seulement six liens chacun.

00:03:58.057 --> 00:04:03.728
Mettons nos solides à l'échelle
de 6 000 liens et 8 000 unités d'énergie,

00:04:03.728 --> 00:04:07.527
et recommençons ce système, avec
trois quarts de l'énergie dans A

00:04:07.527 --> 00:04:09.407
et un quart dans B.

00:04:09.877 --> 00:04:12.127
Maintenant, nous voyons
que les chances qu'a A

00:04:12.127 --> 00:04:14.267
de gagner spontanément plus d'énergie

00:04:14.267 --> 00:04:16.507
sont ce chiffre minuscule.

00:04:17.007 --> 00:04:21.988
Les objets familiers de tous les jours ont
infiniment plus de particules que cela.

00:04:22.308 --> 00:04:26.000
Les chances qu'un objet chaud
devienne plus chaud, dans la réalité,

00:04:26.000 --> 00:04:28.011
sont si ridiculement petites,

00:04:28.011 --> 00:04:29.949
que cela n'arrive simplement jamais.

00:04:30.249 --> 00:04:31.528
La glace fond,

00:04:31.528 --> 00:04:32.738
la crème se mélange,

00:04:32.738 --> 00:04:34.476
et les pneus se dégonflent,

00:04:34.476 --> 00:04:39.372
parce que ces états ont plus d'énergie
répartie que leur état d'origine.

00:04:39.732 --> 00:04:43.630
Il n'y a pas de force mystérieuse
poussant le système vers plus d'entropie.

00:04:43.630 --> 00:04:45.570
C'est simplement que l'entropie élevée

00:04:45.570 --> 00:04:48.468
est toujours statistiquement
plus probable.

00:04:48.748 --> 00:04:51.890
C'est pourquoi l'entropie
a été appelée : « la flèche du temps ».

00:04:52.220 --> 00:04:56.780
Si l'énergie a l'opportunité
de se diffuser, elle le fait !