Fiche 20 • Systèmes, principes et fonctions thermodynamiques
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réaction globale, le résultat de la somme des deux réactions, soit elle-même exergonique,
c’est-à-dire caractérisée par DG < 0. Les voies métaboliques présentent de très nombreux
exemples de couplages réactionnels de ce type (voir par exemple les fiches 32, 33, 79, 83).
7. SIGNIFICATION DE L’ENTROPIE
La notion d’entropie est quelque peu abstraite, et l’on a coutume de l’assimiler d’une
manière plus imagée à une mesure du désordre. Une illustration simple de variation
d’entropie nous est donnée par le phénomène de changement de phase solide-liquide
ou liquide-vapeur. La température de fusion d’un solide, ou la température d’ébullition
d’un liquide restent constantes pendant la transition de phase. Aussi, il devient très facile
de calculer les variations d’entropie correspondantes, car l’intégralité de la chaleur est
absorbée au cours de la transition. Par exemple, pour la transition solide – liquide à pression
constante :
Δ
=
Δ
S
H
T
fusion
fusion
fusion
(13)
À la pression atmosphérique, la fusion de la glace intervient à 273,15 K (0 °C) et l’enthalpie de fusion est égale à 6 000 J mol –1 . La fusion d’une mole d’eau se traduit donc par
une variation d’entropie DS fusion = 6 000 : 273,15 = 21,97 J K –1 mol –1 . Le liquide présente
donc une entropie plus élevée que le solide dont il est issu ; le désordre des molécules
d’eau est plus élevé dans l’eau liquide que dans la glace.
Les êtres vivants sont pour leur part des systèmes très organisés. Pour autant, leur existence et leur fonctionnement ne contredisent en rien le deuxième principe. En effet, on
montre facilement que l’organisation des êtres vivants se trouve largement compensée par
une augmentation d’entropie de leur environnement. Par exemple, le repliement d’une
chaîne polypeptidique aboutit à la formation d’une structure très organisée, comme une
enzyme douée de propriétés catalytiques ; si l’établissement de cette structure est accompagné d’une diminution de l’entropie de la chaîne polypeptidique, cette diminution
d’entropie est largement compensée par l’augmentation de l’entropie des molécules d’eau
qui accompagne ce repliement. L’examen du métabolisme permet d’aboutir à un constat
similaire : les êtres vivants maintiennent leur structure en rejetant dans l’environnement
des molécules (CO 2 , H 2 O) dont l’entropie est plus élevée que celles des aliments dont ils
se nourrissent (glucides, protéines, lipides).
9782100724185-Livre.indb 47
20/05/15 19:11
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réaction globale, le résultat de la somme des deux réactions, soit elle-même exergonique,
c’est-à-dire caractérisée par DG < 0. Les voies métaboliques présentent de très nombreux
exemples de couplages réactionnels de ce type (voir par exemple les fiches 32, 33, 79, 83).
7. SIGNIFICATION DE L’ENTROPIE
La notion d’entropie est quelque peu abstraite, et l’on a coutume de l’assimiler d’une
manière plus imagée à une mesure du désordre. Une illustration simple de variation
d’entropie nous est donnée par le phénomène de changement de phase solide-liquide
ou liquide-vapeur. La température de fusion d’un solide, ou la température d’ébullition
d’un liquide restent constantes pendant la transition de phase. Aussi, il devient très facile
de calculer les variations d’entropie correspondantes, car l’intégralité de la chaleur est
absorbée au cours de la transition. Par exemple, pour la transition solide – liquide à pression
constante :
Δ
=
Δ
S
H
T
fusion
fusion
fusion
(13)
À la pression atmosphérique, la fusion de la glace intervient à 273,15 K (0 °C) et l’enthalpie de fusion est égale à 6 000 J mol –1 . La fusion d’une mole d’eau se traduit donc par
une variation d’entropie DS fusion = 6 000 : 273,15 = 21,97 J K –1 mol –1 . Le liquide présente
donc une entropie plus élevée que le solide dont il est issu ; le désordre des molécules
d’eau est plus élevé dans l’eau liquide que dans la glace.
Les êtres vivants sont pour leur part des systèmes très organisés. Pour autant, leur existence et leur fonctionnement ne contredisent en rien le deuxième principe. En effet, on
montre facilement que l’organisation des êtres vivants se trouve largement compensée par
une augmentation d’entropie de leur environnement. Par exemple, le repliement d’une
chaîne polypeptidique aboutit à la formation d’une structure très organisée, comme une
enzyme douée de propriétés catalytiques ; si l’établissement de cette structure est accompagné d’une diminution de l’entropie de la chaîne polypeptidique, cette diminution
d’entropie est largement compensée par l’augmentation de l’entropie des molécules d’eau
qui accompagne ce repliement. L’examen du métabolisme permet d’aboutir à un constat
similaire : les êtres vivants maintiennent leur structure en rejetant dans l’environnement
des molécules (CO 2 , H 2 O) dont l’entropie est plus élevée que celles des aliments dont ils
se nourrissent (glucides, protéines, lipides).
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