[Gr. en, in trope, wending], v.,
1. symbool S, abstracte grootheid uit de thermodynamica;
2. aanduiding voor de mate van geordendheid in een sociaal systeem.
NATUURKUNDE
De entropie speelt een belangrijke rol in uiteenlopende gebieden van de fysica, de chemie en de techniek. De hoeveelheid warmte die nodig is om een systeem een bepaalde toestandsverandering (verandering van druk, temperatuur enz.) te laten ondergaan ligt niet eenduidig vast. De benodigde hoeveelheid warmte, 1∫2 dQ, die nodig is om het systeem van de toestand 1 in de toestand 2 te brengen, hangt af van de wijze waarop de toestandsverandering tot stand komt. Op de vraag hoeveel warmte er in een systeem onder bepaalde omstandigheden aanwezig is, kan daarom niet één antwoord gegeven worden. Er bestaat wel een andere grootheid die zeer nauw met de toegevoerde hoeveelheid warmte samenhangt en wel ondubbelzinnig door de toestand van het systeem wordt bepaald, een zgn. toestandsgrootheid, de entropie. Brengt men een systeem op reversibele (= omkeerbare) wijze over van een toestand 1 in een toestand 2, dan heeft de grootheid:
ΔS = S2—S1 = 1∫21/T dQ, waarin T de absolute temperatuur is, een waarde die onafhankelijk is van de weg waarlangs de toestandsverandering plaats vindt.
De belangrijkste eigenschap van de entropie is dat zij streeft naar een maximum:
1. processen die in een geïsoleerd systeem spontaan verlopen gaan steeds gepaard met een toename van de entropie;
2. in een geïsoleerd systeem kunnen slechts veranderingen optreden zolang de entropie nog kan toenemen;
3. heeft de entropie zijn maximum bereikt in een geïsoleerd systeem, dan verkeert het systeem in evenwicht. De entropie is zodoende een criterium voor de richting waarin natuurlijke processen kunnen verlopen.
Het principe van de toename van de entropie geldt slechts voor geïsoleerde systemen. Zet men b.v. een glas warm water op tafel dan zal het water geleidelijk afkoelen. Hierdoor daalt de entropie van het glas water. Beschouwt men de gehele omgeving (de omringende lucht in de kamer c.q. het hele universum) echter, dan blijkt de totale entropie van glas water plus zijn omgeving door de afkoeling van het water wel toe te nemen.
De thermodynamische toestand van een systeem wordt bekend geacht als een gering aantal macroscopische grootheden (zoals druk, temperatuur, volume, chemische samenstelling e.d.) bekend zijn. Deze relatief summiere macroscopische beschrijving laat zeer veel mogelijkheden van een atomaire realisatie toe (denk alleen maar aan de posities en snelheden van alle individuele moleculen). Noemt men dit aantal realiseringsmogelijkheden of microtoestanden g, dan luidt de statistische definitie van de entropie: S = k ln g, waarin k de constante van Boltzmann en ln de natuurlijke logaritme zijn. Uitgaande van deze statische definitie van S kan men aantonen dat deze grootheid alle eigenschappen vertoont die men aan de thermodynamische entropie toekent; beide definities zijn daarom gelijkwaardig. Volgens de klassieke mechanica is het aantal realisatiemogelijkheden van een thermodynamische toestand oneindig groot. Om deze entropiedefinitie in de klassieke statistische mechanica te gebruiken moeten daarom nog benaderende kunstgrepen toegepast worden.
Volgens de quantummechanica is het aantal realisatiemogelijkheden wel eindig en kan de definitie zonder beperking worden toegepast. Het streven van de entropie naar een maximum betekent nu volgens de statistische definitie het streven naar de toestand met een maximaal aantal realisatiemogelijkheden, het streven naar de meest waarschijnlijke toestand. Volgens de thermodynamische definitie ligt het nulpunt van de entropie niet vast. Pas door de statistische definitie wordt het nulpunt bepaald. Binnen de thermodynamica is het nulpunt in principe willekeurig; het kan echter worden vastgelegd met behulp van de derde hoofdwet van de thermodynamica (W. Nernst, 1906): de entropie van elke zuiver homogene vaste stof en vloeistof heeft bij het absolute nulpunt van de temperatuur de waarde nul: lim S = 0 T ➝ 0 Een van de consequenties van het vastleggen van het nulpunt is dat de door een eindige temperatuurdaling benodigde arbeid oneindig groot wordt bij temperaturen die tot nul naderen. Het absolute nulpunt van de temperatuur kan daarom door geen enkel eindig proces worden bereikt.
Zoals reeds opgemerkt is de entropie in zeer uiteenlopende gebieden van groot belang, b.v. bij de energiedegradatie en het entropietemperatuurdiagram (T-S-diagram). Dit diagram (afb.) is speciaal geschikt voor het voorstellen van reversibele cyclussen van motoren. De oppervlakte onder de lijn is gelijk aan de warmte door de motor opgenomen; de oppervlakte onder de lijn R2 is gelijk aan de warmte Q2 door de motor afgegeven. De oppervlakte binnenin de gesloten lijn is bijgevolg gelijk Q1—Q2, wat volgens de eerste hoofdwet der thermodynamica gelijk is aan W, de arbeid door de motor geleverd. Ook het rendement (r) van de motor, gelijk aan r = 1—Q2/Q1, kan rechtstreeks uit het diagram worden afgelezen. Een Carnotcyclus (zie Carnot, cyclus van) kan in het T-S-diagram worden voorgesteld als een rechthoek waarvan de zijden evenwijdig aan de assen verlopen. Er kunnen dan ook geen processen bestaan met een groter rendement dan het Carnot proces.
Het statistische begrip entropie heeft ook toepassing gevonden in de niet-evenwichtsthermodynamica en in de informatieleer.
SOCIOLOGIE
Het sociologische begrip entropie stamt uit de natuurkunde. Een hoge entropie correspondeert met een sterke wanorde, en dientengevolge een geringe mate van voorspelbaarheid van sociale gebeurtenissen (b.v. in een open samenleving), terwijl afnemende entropie duidt op toenemende orde en een toenemende mate van voorspelbaarheid (b.v. de Oosteuropese communistische staten). In een autoritair systeem (ontwikkelingsland, krijgsmacht, klassenmaatschappij, autoritarisme) zal slechts een zeer beperkt aantal vormen van sociale interactie in daadwerkelijke interactie uitmonden. Dit is niet het geval in een pluralistische samenleving, waar een sterkere differentiatie van sociale groeperingen bestaat en de sociale interactie frequenter en veelzijdiger is, maar in het algemeen beperkter van omvang. De sociale scheidingslijnen zijn in zulke samenlevingen veel minder scherp, aangezien de elites van een bepaald maatschappelijk deelgebied niet samenvallen met die van andere deelgebieden.
Weliswaar is de mate van geordendheid hier geringer (hoge entropie), en de kans op sociale conflicten die voortkomen uit tegenstrijdige belangen dan ook groter, maar die conflicten zullen minder omvangrijk en minder intens zijn. De Duitse conflictsocioloog R. Dahrendorf spreekt in zulke gevallen van een geringe ‘Überlagung’ (accumulatie) van conflictfronten, hetgeen (het klinkt tautologisch) uiteindelijk de stabiliteit van een sociaal systeem als geheel bevordert.
LITT. R. Dahrendorf, Gesellschaft und Freiheit (1961); J.G. Miller, Living Systems: basic concepts (in: Behavioral Science, 1965); J. Galtung, Entropy and the general theory of peace (in: Proc. of the Intern. Peace Research Assoc., 1968); K.W.
Deutsch en J.D. Singer, Multipolar power Systems and intern. stability (in: J.N. Rosenau, Intern. politics and foreign policy, 1969).
