Entropi beskriver tendensen för system att gå från ett tillstånd av högre organisation till ett tillstånd av lägsta organisation på molekylär nivå. I ditt dagliga liv förstår du intuitivt hur entropi fungerar när du häller socker i ditt kaffe eller smälter en isbit i ett glas. Entropi kan påverka det utrymme in i vilket ett ämne sprids, dess fasförändring från fast till flytande till gas, eller dess position. Inom fysiken är entropi ett matematiskt mått på en förändring från större till mindre potentiell energi, relaterad till termodynamikens andra lag.
Entropi kommer från ett grekiskt ord som betyder ”förvandling”. Denna definition ger oss insikt i varför saker och ting till synes förändras utan anledning. System kan bara upprätthålla organisation på molekylär nivå så länge som energi tillförs. Till exempel kommer vatten bara att koka så länge du håller en kastrull över lågorna. Du tillför värme, en form av kinetisk energi, för att påskynda molekylerna i vattnet. Om värmekällan tas bort kan vi alla gissa att vattnet gradvis kommer att svalna till ungefär rumstemperatur. Detta beror på entropi, eftersom vattenmolekylerna tenderar att använda sin ackumulerade potentiella energi, frigöra värme och sluta med en lägre potentiell energi.
Temperaturen är inte den enda omvandlingen som är involverad i entropi. Förändringarna innebär alltid att man går från ojämvikt till jämvikt, i överensstämmelse med att man går till minskande ordning. Till exempel sprids molekyler alltid ut för att jämnt fylla en behållare. När vi droppar matfärg i ett klart glas vatten, även om vi inte rör om det, kommer den förenade koncentrationen av en droppe gradvis att spridas ut tills varje del av vattnet har samma färgtäthet.
En annan typ av entropi som har att göra med synlig rörelse (i motsats till värmens osynliga rörelse) involverar gravitation. Om vi inte lägger energi i ett system, som en arm och en boll, genom att hålla upp ett föremål, faller det mot marken. En upphöjd position har högre potentiell energi. Den omvandlas till kinetisk rörelseenergi när föremålet faller. Objektet hamnar alltid i positionen med lägsta möjliga potentiella energi, som att vila mot golvet.
I mer tekniska termer är entropi ett specifikt värde som mäter hur mycket energi som frigörs i ett system när det sätter sig i den lägsta potentiella energin. Entropi bedömer mängden störning, förstås som en förändring i värme, från en tidigare tidpunkt till en senare tidpunkt. Detta måste ske i ett ”slutet” system, där ingen energi läcker in eller ut. Teoretiskt går det att mäta, men i praktiken är det väldigt svårt att skapa ett helt slutet scenario. I livsmedelsfärgningsexemplet ovan kan en del av livsmedelsfärglösningen förångas, en separat process från den enhetliga fördelningen av ett löst ämne.