¿Qué es la entropía?

El término entropía lo introdujo el físico alemán Rudolf J. E. Clausius en 1850 para representar el grado de uniformidad con el que está distribuida la energía, sea ésta del tipo que sea.

Observó que cualquier diferencia de energía en un sistema tiende siempre a igualarse por sí sola.

Si un objeto caliente se coloca junto a uno frío, el calor fluye de manera que el primero se enfría y el segundo se calienta, hasta que ambos tienen la misma temperatura.

Y si dos depósitos de agua a diferente nivel se comunican entre sí, la energía gravitatoria hará que el nivel más alto disminuya y el más bajo aumente, hasta que los niveles de ambos depósitos se iguales.

Cuanto más uniforme sea la distribución, mayor será la entropía. Entonces, en ambos ejemplos ha aumentado la entropía.

Así también, cuando para un sistema en concreto la energía esté distribuida de manera perfectamente uniforme, diremos que la entropía es máxima para ese sistema.

Dice el primer principio de la termodinámica que “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

Y es de esa capacidad de transformación de la energía de donde proviene el concepto de trabajo, que no es más que el aprovechamiento de ese aumento de entropía. La energía sólo puede ser convertida en trabajo cuando, dentro del sistema en concreto, la concentración de energía no es uniforme.

Veamos un ejemplo. Tenemos un embalse de agua situado a una gran altitud. Como la concentración de energía es uniforme, la entropía es máxima. Ahora, abrimos las compuertas de la presa de ese embalse de agua y al hacerlo cambiamos el sistema de referencia al variar la distribución del agua a ambos lados de la compuerta. El agua fluye entonces con una gran energía gravitatoria y realiza un trabajo al hacer girar una turbina que convertirá esa energía gravitatoria en eléctrica.

Clausius afirmó que en la naturaleza era regla general que las diferentes concentraciones de energía tendían a igualarse con el tiempo.

De esta afirmación proviene el segundo principio de la termodinámica: “La entropía aumenta con el tiempo”.

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1 Comentario

  1. Buena entrada, la verdad; se agradece que se traten temas como éste de vez en cuando, sobre todo uno tan poco tratado como la entropía, aún así me gustaría hacer un par de puntualizaciones.

    En un sistema, que la diferencia de energía tienda a eliminarse no tiene por qué significar que su entropía aumente, ya que el sistema no tiene por qué ser (ni, de hecho es) aislado, significa que su energía libre se aproxima a cero. Un ejemplo puede ser la sintesis de amoniaco, que aun disminuyendo la entropía durante la reacción es favorable hacia la producción del mismo porque cede calor al entorno (por lo que la entropía del universo aumenta pero no la del sistema).

    La afirmación de Claussius es similar pero en concreto era que “No puede pasar calor de un cuerpo frío a uno más caliente sin que medie ningún otro cambio”

    Y por último el segundo principio es: “La entropía de un sistema aislado tiende a aumentar”, ya que si el sistema no es aislado no tiene por qué pasar ésto.

    Por lo demás genial 🙂

    P.D.: La última puntualización viene porque mucha gente es incapaz de comprender cómo pudo surgir la vida si la entropía aumenta, y es porque no se han dado cuenta de que la tierra no es un sistema aislado y de que hay una enorme bola de fuego dando calor al planeta y que es posible que tenga algo que ver

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