ENTROPIA

"La primera ley de la termodinámica es esencialmente la afirmación del principio de conservación de la energía para sistemas termodinámicos. Como tal, puede expresarse del siguiente modo:

'La variación de energía en un sistema durante cualquier transformación es igual a la cantidad de energía que el sistema intercambia con el ambiente'. Esta primera ley no pone limitaciones a las posibilidades de transformación de energía de una forma para otra".

Esa posibilidad ilimitada de transformación es la base de toda la civilización del progreso. Pero en la segunda ley de la termodinámica se imponen severas limitaciones:

"Es imposible una transformación cuyo resultado final sea transformar en trabajo todo el calor extraído de una fuente" (postulado de Kelvin).

 

La Segunda Ley de la Termodinámica es la más universal de las leyes físicas. En su interpretación más general establece que a cada instante el Universo se hace más desordenado. Hay un deterioro general pero inexorable hacia el caos. Uno de los patrones fundamentales de comportamiento que encontramos en el mundo físico es la tendencia de las cosas a desgastarse y agotarse. Los edificios se derrumban, la gente envejece, las montañas y las costas se erosionan, los recursos naturales se agotan.

 

La entropía del universo, por lo tanto, siempre aumenta y nada puede hacerse para evitarlo. Todo lo que existe pasa gradualmente de un estado ordenado a otro caótico y de este estado caótico no hay regreso. El aumento de la entropía es, pues, irreversible.

           

Las máquinas, consumen más de lo que rinden. Este es otro aspecto de la ley de entropía. El motor necesita de una fuente de energía para poder convertirla en trabajo.

Si pensamos específicamente en un automóvil, el combustible, junto con el sistema de chispa del motor, proporciona la energía (química) de combustión, capaz de hacer que el vehículo se mueva. La energía que el coche "utilizó" para realizar trabajo y moverse se gastó, es decir, se tornó inservible, porque la energía liberada mediante un proceso químico ya no es utilizable para que un motor produzca trabajo.

Historia de la entropía

El concepto de entropía desarrollado en respuesta a la observación de que una cierta cantidad de energía liberada de funcionales reacciones de combustión siempre se pierde debido a la disipación o la fricción y por lo tanto no se transforma en trabajo útil. Los primeros motores de calor como Thomas Savery (1698), el Newcomen motor (1712) y el Cugnot de vapor de tres ruedas (1769) eran ineficientes, la conversión de menos de dos por ciento de la energía de entrada en producción de trabajo útil; una gran cantidad de energía útil se disipa o se pierde en lo que parecía un estado de aleatoriedad inconmensurable. Durante los próximos dos siglos los físicos investigaron este enigma de la energía perdida, el resultado fue el concepto de entropía.

En la década de 1850, Rudolf Clausius estableció el concepto de sistema termodinámico y postula la tesis de que en cualquier proceso irreversible una pequeña cantidad de energía térmica δQ se disipa gradualmente a través de la frontera del sistema. Clausius siguió desarrollando sus ideas de la energía perdida, y acuñó el término "entropía".

En termodinámica hay que distinguir entonces entre energía disponible o libre, que puede ser transformada en trabajo y energía no disponible o limitada, que no puede ser transformada en él.

La entropía acabará con el Universo.

Al proceso por el cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil o, mejor dicho, se transforma en otra energía que es menos aprovechable, se le llama entropía. Se dice que todo sistema biológico tiende a la entropía; es decir, al desorden. Como podemos apreciar, la entropía es el elemento esencial que aporta la termodinámica, ciencia de los procesos irreversibles, es decir orientados en el tiempo.

Fragmentos de plato con alta entropía.

Ejemplos de procesos irreversibles pueden ser: la descomposición radioactiva, la fricción o la viscosidad que modera el movimiento de un fluido. Todos estos procesos poseen una dirección privilegiada en el tiempo, en contraste con los procesos reversibles.

Precisamente, la distinción entre procesos reversibles e irreversibles la introduce en termodinámica el concepto de entropía, que Clausius asocia ya en 1865 al “segundo principio de la termodinámica”.

Todos hemos visto alguna vez un plato que se cae desde una mesa y se rompe contra el suelo. Lo que antes estaba ordenado en una única pieza de porcelana, se convierte en una multitud de fragmentos desordenados. Pero la situación contraria, la recomposición de un plato a partir de sus fragmentos de manera espontánea, al menos que se sepa, no la ha visto nadie.

La ruptura del plato es un suceso natural e irreversible, una secuencia temporal adecuada; su recomposición, en cambio, no lo es. Es la evolución natural del orden al desorden o, en términos científicos, la natural tendencia del Universo a aumentar su entropía.

Tenemos una idea intuitiva, de lo que significa orden y desorden, pero desconocemos que el paso de una situación a la otra implica, de forma indefectible, el final de todo movimiento, la muerte del Universo.

Fuente: Artículo completo http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/entropia.htm

Cuestionario.

1-     Luego de la lectura del texto adjunto y la formulación de las siguientes preguntas realizar un mapa conceptual de síntesis:

1-     ¿Qué es la entropía y qué permite distinguir?
2-     ¿Cuáles son los enunciados y definiciones que aparecen sobre ENTROPIA en el texto?
3-     ¿Qué distinción se hace sobre la energía, qué es la “energía perdida”?
4-     ¿Qué relación se hace entre orden, caos y entropía?
5-     ¿Cuándo y cómo surge el concepto de entropía?

*Ver más información en libro “Fisica I” RUBISTEIN-TIGNANELLI- (2005) Pag.95

 

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