Entropía termodinámica
La entropía termodinámica es una medida de la organización o desorganización de la energía en un sistema de átomos o moléculas. Se mide en julios de energía por unidad kelvin. La entropía es una parte importante de la tercera ley de la termodinámica.
Imagina que un grupo de moléculas tiene diez unidades de energía. Si la energía de esas moléculas está perfectamente organizada, las moléculas pueden realizar diez unidades de trabajo. Sin embargo, si la energía estuviera menos organizada (es decir, si la entropía aumentara), las moléculas sólo podrían realizar seis unidades de trabajo, aunque siguieran teniendo diez unidades de energía.
Cuando se alcanza la entropía total, no hay más energía que gastar. Un buen ejemplo de esto es una taza de té caliente. El té tiene mucha energía en comparación con la habitación en la que se encuentra. Con el tiempo, el calor del té se extenderá a la habitación. El té se enfriará. Esto se debe a que la energía (el calor) del té se desplaza a los alrededores. Una vez que el té se ha enfriado, no hay más calor que pueda propagarse. El té ha alcanzado la entropía total.
Hay dos tipos de estas "salas": Un sistema abierto y un sistema cerrado. Un sistema abierto significa que la energía (como el calor) puede entrar y salir libremente de la habitación. Un sistema cerrado significa que la habitación está aislada del exterior; la energía no puede entrar ni salir.
En el caso del té, la habitación era un sistema cerrado; no podía entrar energía en ella. Pero también podemos convertirlo en un sistema abierto colocando un calentador en la habitación. Si encendemos el calefactor, podemos utilizar su calor para recalentar la taza de té. Se ha introducido nueva energía en la habitación. Por tanto, la entropía ha disminuido. El calor que pasó del calentador al té puede volver a entrar en la habitación hasta alcanzar la entropía total. En esto consiste la segunda ley de la termodinámica.
Un ejemplo real de sistema abierto es la Tierra. Cada día recibe mucha energía del Sol. Esto permite que las plantas crezcan y que el agua se mantenga líquida. Si le quitáramos el Sol, las plantas morirían y el agua se congelaría porque la superficie de nuestro planeta estaría demasiado fría.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la entropía termodinámica?
R: La entropía termodinámica es una medida de lo organizada o desorganizada que está la energía en un sistema de átomos o moléculas. Se mide en julios de energía por unidad kelvin.
P: ¿Qué establece la tercera ley de la termodinámica?
R: La tercera ley de la termodinámica afirma que cuando se alcanza la entropía total, no hay más energía que gastar.
P: ¿Cuáles son los dos tipos de "habitaciones" que se mencionan en el texto?
R: Los dos tipos de "habitaciones" mencionados en el texto son un sistema abierto y un sistema cerrado. Un sistema abierto significa que la energía (como el calor) puede entrar y salir libremente, mientras que un sistema cerrado significa que está cerrado al exterior; no puede entrar ni salir energía.
P: ¿Cómo afecta la nueva energía a la entropía total?
R: La nueva energía disminuye la entropía total porque permite una mayor organización dentro del sistema. Por ejemplo, si colocamos un calentador en una habitación con té frío, podemos utilizar el calor que desprende para recalentar la taza de té. Esto aporta nueva energía a la habitación, lo que disminuye su entropía total.
P: ¿Puede dar un ejemplo de un sistema abierto?
R: Un ejemplo de la vida real de un sistema abierto es la Tierra, ya que recibe mucha energía del Sol cada día, lo que permite que las plantas crezcan y que el agua se mantenga líquida.
P: ¿Cómo afecta a una taza de té caliente el hecho de que se haya alcanzado la entropía total?
R: Cuando se haya alcanzado la entropía total para una taza de té caliente, no habrá más calor que pueda propagarse por lo que se enfriará ya que todo su calor se desplaza a los alrededores.
