Entropía Y El Orden

Termodinámica

La entropía y el orden

Titulo

La entropía y el orden

Resumen

De acuerdo con el segundo principio de la termodinámica, la entropía del universo está en constante aumento; es decir, la distribución de energía en el universo está constantemente igualándose. Puede demostrarse que cualquier proceso que iguala las concentraciones de energía aumenta también el desorden. Por consiguiente, esta tendencia a incrementar el desorden en el universo con los movimientos aleatorios libres de las partículas que lo componen no es sino otro aspecto del segundo principio, y la entropía cabe considerarla como una medida del desorden que existe en el universo. (Isaac Asimov)

Introducción

La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación.

El concepto de temperatura está comprendido en la ley cero de la termodinámica y el de energía interna en la primera ley. Tanto la temperatura como la energía interna son funciones de estado. Es decir se pueden utilizar para describir el estado de un sistema. Otra función de estado, relacionada con la segunda ley de la termodinámica, es la función entropía.

Muchos textos y artículos se refieren a la entropía como una medida del desorden o la “aleatoriedad”. Esta interpretación se justifica por la definición de entropía. El argumento es que un aumento en el desorden en un sistema corresponde a un aumento en la entropía. Sin embargo, existen dos problemas con esta interpretación: no agrega nada a la comprensión de la entropía y es inconsistente con la concepción común de desorden.

Desarrollo

Relación entre entropía y orden

La termodinámica es la rama de la física que estudia fenómenos en los que interviene el calor. La segunda ley de la termodinámica fue enunciada por S. Carnot en 1824. Se puede enunciar de muchas formas. Una formulación sencilla y precisa es la siguiente:

La evolución espontánea de un sistema aislado se traduce siempre en un aumento de su entropía.

La palabra entropía fue utilizada por Clausius en 1850 para calificar el grado de desorden de un sistema. Por tanto la segunda ley de la termodinámica dice que los sistemas aislados tienden al desorden. En la teoría de la comunicación o de la información, la entropía es un número que mide la incertidumbre de un mensaje. La entropía es nula cuando la certeza es absoluta.

Para un proceso reversible entre dos estados de equilibrio, si dQ es el calor absorbido o liberado por el sistema durante algún intervalo pequeño de la trayectoria, el cambio de entropía, dS, entre dos estados de equilibrio está dado por el calor transferido, dQ, dividido entre la temperatura absoluta T del sistema, en ese intervalo.

Es decir:

dQ

dS = --------- (1)

T

Donde:

dS Cambio de entropía

dQ Diferencia de calor

T Temperatura

La unidad de medida de la entropía en el Sistema Ingles es J/K. Cuando el sistema absorbe calor, dQ es positivo y la entropía aumenta. Cuando el sistema libera calor, dQ es negativo y la entropía disminuye. La ecuación (1) no define la entropía, sino el cambio de entropía.

La función termodinámica entropía, (S), es central para la segunda Ley de la Termodinámica. La entropía puede interpretarse como una medida de la distribución aleatoria de un sistema. Se dice que un sistema altamente distribuido al azar tiene una alta entropía. Puesto que un sistema en una condición improbable tendrá una tendencia natural a reorganizarse a una condición más probable (similar a una distribución al azar), esta reorganización resultará en un aumento de la entropía. La entropía alcanzará un máximo cuando el sistema se acerque al equilibrio, alcanzándose la configuración de mayor probabilidad.

La entropía y la carencia de información

Cuando se habla del contenido de información del orden y de la complejidad, es importante comprender lo que eso significa. Un sistema

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