Si alguna vez usted se ha preguntado por qué el hielo se derrite a temperatura ambiente excepto si usted vive en Siberia, por qué un gas se expande tan fácilmente o por qué envejecemos y morimos, usted implícitamente también se ha preguntado: ¿Qué es la entropía?
En vista de que no es un concepto tangible y fácil de explicar o medir como la masa o el calor, aquí les presento varias definiciones:
- Magnitud física que para un sistema termodinámico en equilibrio mide el número de microestados compatibles con el macroestado de equilibrio
¿Qué dem…? - Función de estado que surge de la segunda ley de la termodinámica, según la cual es imposible convertir completamente calor en trabajo en un proceso cíclico
espereeen, aún no abandonen el post… - Magnitud física termodinámica que permite medir la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema.
- Medida de la distribución aleatoria de un sistema, o en otras palabras, medida del desorden.
- Cantidad de agotamiento del universo (Isaac Asimov) :3
…etcétera.
De todas aquellas definiciones, nos enfocaremos en las dos últimas porque pueden explicarse de manera cualitativa sin tener que aterrorizarles y aterrorizarme con fórmulas como estas:
Si usted aún no entiende por qué su cuarto se desordena tan fácilmente y su lugar de trabajo es un completo caos, tiene que saber que no es su culpa… o bueno, sí es una consecuencia de la entropía en aumento del universo y usted no puede hacer nada al respecto, excepto dejar la pereza inyectar energía en un proceso que invierta el desorden. Pero, ¿Por qué es más fácil causar desorden que orden? Porque todo tiende a su estado de mínima energía y máxima entropía (en equilibrio). Es esa la razón por la que es más placentero quedarse durmiendo que levantarse de la cama y continuar los quehaceres.
Más técnicamente, los estados desordenados (en general) tienen mayores probabilidades que los estados ordenados. Pero como orden y desorden son conceptos subjetivos, es mejor relacionar la entropía con probabilidad. Para explicarlo, tomaré como ejemplo dos gases a diferente temperatura. Las moléculas del gas más caliente (mayor energía cinética) se moverán más y colisionarán más veces contra las partículas del otro gas (más frío), haciendo más probable que éstas transfieran parte de su energía y no al revés. La razón por la que la entropía aumenta es porque un sistema aislado tiende hacia estados de mayor probabilidad.
Sin embargo, no es imposible que ocurra lo contrario. Un ejemplo muy curioso que se encuentra en el libro Fisicoquímica ( Levine) dice que existe una minúscula probabilidad de que los movimientos aleatorios de las moléculas de oxígeno en el aire de su habitación dejen de ocupar el mayor espacio posible y se concentren en una esquina, causándole la muerte por asfixia. Dice el perverso autor ya cuando el daño está hecho que esta posibilidad no le debe quitar el sueño porque la mezcla de los gases es un proceso irreversible debido a que el estado mezclado es abrumadoramente más probable que aquel donde usted muere, haciendo que no sea una ley absoluta, pero cuya violación a escala macroscópica sea altamente improbable.
Ahora, pasemos de la aburrida termodinámica estadística y veamos el concepto de la entropía desde la mirada de Asimov en su cuento «La última pregunta (recomendadísimo):
– ¿Qué es la entropía, papi?
-La entropía, cariño, es una palabra que significa la cantidad de agotamiento del universo. Todo se agota, como tu pequeño robot, ¿recuerdas?
-¿No puedes insertarle una nueva unidad energética como a mi robot?
-Las estrellas son las unidades energéticas, querida. Una vez que se consuman, no habrá más unidades energéticas.
Jerrodete I soltó un berrido:
-¡No las dejes, papi! ¡No dejes que se apaguen las estrellas!
Es así como Asimov encontró una hermosa manera de relacionar la entropía con la inevitable muerte térmica del universo, donde las estrellas terminarán sus ciclos progresivamente hasta que se acaben todas las reacciones termonucleares que producen la luz y se apagará el universo para siempre…. a menos que se revierta la entropía.
Sin ir tan lejos, es esta misma función termodinámica la que actúa como la flecha del tiempo y de la espontaneidad de todos los procesos existentes conocidos, haciendo que una reacción química ocurra en el sentido en que aumente la entropía; que una batería de celular almacene cada vez menos energía (a menor energía, mayor entropía); que las células de los organismos sean cada vez menos eficientes transformando la energía y llevando a cabo sus procesos (envejecimiento). En pocas palabras, la tendencia del universo a su máxima entropía (y mínima energía), nos lleva a todos a la muerte 🙂
Bueno, espero no haber causado traumas con este post. Si lo hice, en desagravio les comparto esta composición (improvisada) que surgió justo cuando estaba estudiando para el parcial de este tema:
Feliz semana y que su avance hasta alcanzar la máxima entropía sea tan lento como la escritura de mi tesis…
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