19 Entropie

dit is een persoonlijke samenvatting

Entropie

(Een abstract begrip uit de thermodynamica.)

Entropie is een maat voor de degradatie van energie en hulpbronnen. Het is de tweede wet van de thermodynamica.

Tijdens het aandrijven van een (transformatie)proces verliest energie haar vermogen om het opnieuw te doen. Bijvoorbeeld energie die gebruikt is voor een beweging, wordt behouden in de vorm van warmte, maar de kracht om het wiel nogmaals rond te draaien is er niet meer.
Dat geldt niet alleen voor energie, maar ook van materiële middelen.

Het behoud van energie zie je in een proces als ‘kracht’ wordt omgezet in beweging en warmte; de eerste wet van de thermodynamica. Entropie is het verlies van het vermogen om processen te ondersteunen.

Entropie houdt ook verband met de waarschijnlijkheid van een toestand en de natuurlijke evolutie van minder waarschijnlijke staten (meer georganiseerd, met hoge concentratie en een hogere kwaliteit) naar meer waarschijnlijk staten (minder georganiseerd, meer verdund en van lagere kwaliteit). Die evolutie kan alleen worden tegengegaan door de benodigde energie van buitenaf het systeem in te brengen.

Planten zijn een mooi voorbeeld: fotosynthese helpt de planten om de energie van de zon te gebruiken om polymeren te bouwen. Ze verlagen met andere woorden hun entropie (mate van verval) ten koste van toenemende entropie van de buitenomgeving (de energie van de zon die ‘verdwijnt’).

Vanuit een strikt thermodynamisch gezichtspunt meet de toename van de entropie van een systeem de hoeveelheid energie of materiële grondstof, die niet meer bereikbaar of beschikbaar is voor verdere proces-evolutie. Als op deze manier alle energie van een systeem onbruikbaar wordt, zijn geen transformaties of omzettingen meer mogelijk.

De afname van beschikbaarheid van hoogwaardige hulpmiddelen,
én de toename van vervuiling als gevolg van afval, chemicaliën en warmte die vrijkomen in het milieu,
én de toenemende sociale onrust als gevolg van verslechterde leefomstandigheden in de megasteden,
én de over de hele wereld instortende economie,
vraagt om verhoogde aandacht voor het juiste gebruik van hulpbronnen en de preventie van natuurlijke en menselijke aantasting van het milieu (voorkomen van verlies van opgeslagen informatie).

Materie is waardevol voor de productie en consumptie omdat ze geconcentreerd en georganiseerd is. Gebruiksprocessen degraderen langzaam materie door deze twee eigenschappen te verlagen; materie verdunt in het milieu en verliest structuur. Herstellen van de verdunde materie, bijvoorbeeld metaalatomen verloren door metalen munten, zou enorme hoeveelheden energie vergen, wat herstel bijna onmogelijk maakt.

Materie- en energieafbraak worden tegengegaan door een voortdurende toevoer van zonne-energie en andere hernieuwbare bronnen van aardwarmte en getijdenkracht. Deze machtige drijvende krachten, de basis van Odum’s emergieconcept, bieden ondersteuning aan de zelforganisatie van de biosfeer uit wanordelijke materialen. Dit wordt alleen beperkt door de hoeveelheid beschikbare bronnen.

Dit pleit voor aanpassing aan de stijl van de natuur, door erkenning van het bestaan van schommelingen (groei en degrowth) en grenzen aan hulpmiddelen (grenzen aan de groei), waarbinnen nog vele keuzes en patronen mogelijk zijn.

Mits de beperkingen van de biosfeer worden gerespecteerd, bouwen levensprocessen (zoals fotosynthese) organisatie, creëren ze nieuwe structuren, assembleren ze materialen, upgraden ze energie en creëren ze nieuwe informatie door tegelijkertijd input-hulpmiddelen af te breken. Deze laatste worden weer beschikbaar voor nieuwe levenscycli, uiteindelijk aangedreven door entropische degradatie van zonne-energie.