Définition et exemples de processus spontanés

Dans un système, que ce soit la chimie, la biologie ou la physique, il y a des processus spontanés et des processus non spontanés.

Un processus spontané est un processus qui se produit de lui-même, sans énergie entrée de l'extérieur. Par exemple, une balle roulera sur une pente; l'eau coulera en descente; la glace fondra dans l'eau; les radio-isotopes se désintégreront; et le fer rouille. Aucune intervention n'est requise car ces processus sont thermodynamiquement favorables. En d'autres termes, l'énergie initiale est supérieure à l'énergie finale.

Notez que la rapidité avec laquelle un processus se produit n'a aucune incidence sur sa spontanéité: la rouille peut mettre longtemps à devenir évidente, mais elle se développera lorsque le fer est exposé à l'air. Un isotope radioactif peut se désintégrer instantanément ou après des millions voire des milliards d'années; pourtant, il va pourrir.

L'inverse d'un processus spontané est un processus non spontané: de l'énergie doit être ajoutée pour qu'un se produise. Par exemple, la rouille ne se transforme pas à elle seule en fer; un isotope fille ne reviendra pas à son état parent.

Le changement de Énergie libre de Gibbs ou la fonction de Gibbs peut être utilisée pour évaluer la spontanéité d'un processus. À température et pression constantes, l'équation de Gibbs est ΔG = ΔH - TΔS, dans laquelle ΔH est le changement d'enthalpie, ΔS est le changement d'entropie et ΔG est la quantité d'énergie libre ou disponible. Quant aux résultats:

• Si ΔG est négatif, le processus est spontané;
• Si ΔG est positif, le processus n'est pas spontané (mais serait spontané en sens inverse);
• Si ΔG est nul, alors le processus est à l'équilibre et aucun changement net ne se produit au fil du temps.