Segunda ley de la termodinámica y entropía | Energía y enzimas | Biología | Khan Academy en Español

Summary

Este video explica de manera profunda y accesible la segunda ley de la termodinámica, centrada en el aumento constante de la entropía en el universo. Se describe cómo la entropía refleja el desorden y la cantidad de estados posibles en un sistema, utilizando ejemplos como la difusión de partículas de gas en un recipiente cerrado y la interacción de moléculas en situaciones cotidianas. A lo largo del video, se resalta la inevitabilidad de los procesos irreversibles, destacando cómo incluso las interacciones más simples, como el movimiento o la generación de calor, contribuyen al aumento de la entropía universal.

Takeaways

• 🌌 La entropía del universo siempre aumenta, lo que indica un aumento continuo en el desorden del sistema.
• 🔭 Las imágenes del telescopio Hubble muestran galaxias, no estrellas, subrayando la vastedad y complejidad del universo.
• ⚖️ El universo es un sistema cerrado, lo que significa que no interactúa termodinámicamente con su entorno.
• 🔥 Un sistema abierto, como una fogata, puede intercambiar energía con su entorno, a diferencia de un sistema cerrado.
• ❄️ Un ejemplo de un sistema cerrado en la vida diaria sería una hielera, que intenta aislar el interior del calor exterior, aunque no es perfecto.
• 💨 La difusión es un buen ejemplo de cómo la entropía aumenta; las partículas de gas tienden a ocupar más espacio con el tiempo.
• 🔄 Los procesos irreversibles son aquellos en los que la entropía aumenta considerablemente y no se puede volver al estado inicial fácilmente.
• 🎱 Aunque algunos procesos, como el movimiento de bolas de billar, parecen reversibles, a nivel microscópico generan calor y aumentan la entropía.
• 🧊 La entropía está relacionada con la cantidad de estados posibles de un sistema. Cuando hay más posibles configuraciones, la entropía es mayor.
• 🔥 Casi todas las actividades que realizamos, como mover las manos o usar dispositivos electrónicos, generan calor y contribuyen al aumento de la entropía del universo.

Q & A

¿Qué es la entropía según la segunda ley de la termodinámica?

La entropía es una medida del desorden de un sistema, y la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía del universo solo puede aumentar, lo que implica que el desorden en el universo siempre está creciendo.

¿Por qué se considera que el universo es un sistema cerrado?

El universo se considera un sistema cerrado porque no puede interactuar termodinámicamente con nada fuera de él. No hay otro entorno con el cual pueda intercambiar calor o energía.

¿Qué diferencia existe entre un sistema abierto y un sistema cerrado?

Un sistema abierto puede intercambiar energía y materia con su entorno, mientras que un sistema cerrado no puede hacerlo. Un ejemplo de sistema abierto es una fogata que interactúa con el aire a su alrededor, y un ejemplo aproximado de sistema cerrado es una hielera que intenta aislarse del calor externo.

¿Qué sucede con las partículas de gas en un sistema cerrado con el paso del tiempo?

Con el tiempo, las partículas de gas se dispersan por todo el recipiente, ocupando más espacio y aumentando el número de estados posibles, lo que incrementa la entropía.

¿Por qué es poco probable que las moléculas vuelvan a un estado de menor entropía?

Es extremadamente improbable que las moléculas colisionen de manera precisa para volver a un estado más ordenado, debido al gran número de moléculas involucradas y la enorme cantidad de interacciones que ocurren en el sistema.

¿Qué significa que un proceso sea irreversible en términos de entropía?

Un proceso irreversible es aquel en el que la entropía aumenta de manera significativa y no puede revertirse de manera natural. Un ejemplo de esto es la difusión de gas en un contenedor.

¿Por qué algunos procesos se consideran aproximadamente reversibles?

Algunos procesos, como el choque de bolas de billar, se consideran aproximadamente reversibles a nivel macroscópico porque parecen poder revertirse. Sin embargo, a nivel microscópico, siempre hay un aumento en la entropía debido a la generación de calor y la fricción.

¿Qué ejemplo da el video para explicar la irreversibilidad de la entropía?

El ejemplo de la difusión de partículas de gas en un contenedor es utilizado para ilustrar cómo, con el tiempo, las partículas se dispersan, aumentando la entropía, y es muy improbable que vuelvan a concentrarse en una pequeña área.

¿Cómo afecta la generación de calor a la entropía del universo?

Cualquier actividad que genere calor, como los movimientos del cuerpo, la fricción o el uso de aparatos electrónicos, contribuye a aumentar la entropía del universo al liberar energía y aumentar el número de estados posibles.

¿Qué significa que la entropía del universo esté en constante aumento?

Significa que el desorden y el número de estados posibles en el universo están siempre creciendo, debido a las interacciones continuas y a la dispersión de energía, lo que hace que el universo esté en un proceso irreversible de mayor entropía.