Por qué el calor aumenta la entropía | Energía y enzimas | Biología | Khan Academy en Español

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22 Nov 201507:36

Summary

TLDREste video explica la segunda ley de la termodinámica, enfocándose en cómo la entropía del universo siempre aumenta. El presentador utiliza ejemplos cotidianos, como el calor generado por el cuerpo humano, para ilustrar cómo el calor incrementa el desorden del sistema. A través de una visualización de moléculas rebotando, se demuestra que el calor, al transferir energía térmica, permite que las partículas adopten más estados posibles, lo que aumenta la entropía. También se discute cómo el calor puede ser aprovechado para hacer trabajo, aunque no de manera completamente eficiente.

Takeaways

🔄 La entropía del universo está en constante aumento y no va a disminuir.
🌡️ El calor es una transferencia de energía térmica y contribuye al aumento de la entropía.
💥 Al aplicar calor a un sistema, la temperatura sube y las partículas aumentan su energía cinética.
📈 El estado de un sistema no solo se determina por la posición de las partículas, sino también por sus velocidades.
🌀 Un sistema con más energía cinética tiene más estados posibles, lo que aumenta la entropía.
⚙️ El calor puede ser usado para hacer trabajo, como en motores de combustión, aunque no de manera 100% eficiente.
🌍 Las moléculas en sistemas reales chocan entre sí y contra pistones, lo que genera trabajo pero también aumenta el desorden del sistema.
💡 El calor se transfiere en los límites de un sistema, aumentando tanto la entropía interna como externa.
⚛️ Los procesos celulares en el cuerpo generan calor, lo cual también contribuye a la entropía del universo.
🔥 En un sistema, una gran cantidad de energía se convierte en entropía, haciendo que la energía total del universo sea menos útil.

Q & A

¿Qué establece la segunda ley de la termodinámica?
-La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía del universo está en constante aumento y no disminuirá.
¿Cómo se puede interpretar el aumento de la entropía en el universo?
-Se puede interpretar como que cada vez más energía en el universo se vuelve menos útil y se dispersa hacia formas menos aprovechables, como el calor.
¿Qué es la entropía?
-La entropía es una medida del desorden de un sistema y del número de estados posibles que el sistema puede asumir.
¿Cómo contribuye el calor a la entropía?
-El calor, que es una transferencia de energía térmica, aumenta la energía cinética de las moléculas en un sistema, lo que permite que asuman más estados posibles, incrementando la entropía.
¿Qué efecto tiene aplicar calor a un sistema cerrado de moléculas?
-Al aplicar calor a un sistema cerrado, las moléculas aumentan su energía cinética, se mueven más rápido y rebotan con más fuerza, lo que genera un mayor número de estados posibles y, por tanto, mayor entropía.
¿Por qué el número de estados posibles aumenta con la energía cinética?
-A mayor energía cinética, las moléculas pueden moverse con mayor velocidad, acercarse más entre sí y deformarse mutuamente, lo que genera más configuraciones posicionales y velocidades posibles, incrementando el número de estados.
¿Puede el calor ser utilizado para hacer trabajo? ¿Cómo?
-Sí, el calor puede ser utilizado para hacer trabajo, como en los motores de combustión o máquinas de vapor, donde la energía térmica genera movimiento, por ejemplo, al empujar un pistón.
¿Por qué ningún motor basado en calor es 100% eficiente?
-Ningún motor basado en calor es 100% eficiente porque siempre hay una parte de la energía que se disipa en forma de calor, contribuyendo al desorden o entropía del sistema.
¿Cómo se relaciona la fricción con la entropía?
-La fricción, como la que ocurre al caminar sobre una alfombra, genera calor que aumenta la entropía del universo al contribuir al desorden de las moléculas en el sistema.
¿Qué impacto tienen los procesos celulares en la entropía del universo?
-Los procesos celulares en el cuerpo humano generan calor, lo que también aumenta la entropía del universo, haciendo que la energía total sea menos útil.

Outlines

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🔥 La entropía en el universo y el calor

En este párrafo se discute la segunda ley de la termodinámica, explicando que la entropía del universo está en constante aumento y no disminuirá. Se utiliza el ejemplo del cuerpo humano, que genera calor, lo cual contribuye al aumento de la entropía. Se introduce el concepto de entropía como un estado del sistema relacionado con el desorden y la cantidad de estados que un sistema puede asumir. Luego se presenta un ejemplo con un sistema cerrado donde las moléculas rebotan debido a la transferencia de calor, lo que aumenta la temperatura y la energía cinética, lo que a su vez incrementa el número de posibles configuraciones que el sistema puede tener, lo que lleva a un aumento en la entropía.

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⚙️ Trabajo, calor y eficiencia en sistemas termodinámicos

Este párrafo explora cómo el calor no solo causa desorden, sino que también puede ser utilizado para realizar trabajo, como ocurre en motores de combustión y máquinas de vapor. Se da el ejemplo de un pistón impulsado por calor en el cual las moléculas que rebotan contra él realizan trabajo. Sin embargo, no todos los sistemas son 100% eficientes, y gran parte del calor se pierde en forma de entropía adicional. El texto explica que el calor y el trabajo ocurren en los límites del sistema, pero dentro de este, el aumento de la energía térmica causa que las moléculas se muevan más rápidamente y generen más estados posibles, aumentando la entropía del sistema.

Mindmap

Keywords

💡Segunda ley de la termodinámica

La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema cerrado siempre tiende a aumentar con el tiempo. En el video, se menciona cómo la entropía del universo está en constante aumento y que la energía se vuelve cada vez menos útil para realizar trabajo. Esta ley es fundamental para entender el comportamiento de la energía y el desorden en el universo.

💡Entropía

La entropía se refiere a la cantidad de desorden en un sistema o al número de estados posibles que puede asumir. En el video, se menciona cómo la entropía del universo aumenta constantemente, lo que implica que cada vez hay más energía que se vuelve menos útil. Un ejemplo dado es el calor generado por el cuerpo humano, que contribuye al aumento de la entropía en el universo.

💡Calor

El calor es la transferencia de energía térmica entre sistemas. En el video, se explica que el calor aumenta la entropía al incrementar el número de posibles estados en un sistema. Por ejemplo, cuando se aplica calor a un sistema cerrado, las moléculas aumentan su energía cinética, lo que genera más desorden o entropía.

💡Energía cinética

La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento. En el video, se utiliza para describir cómo las partículas de un sistema cerrado, al recibir calor, aumentan su energía cinética y comienzan a moverse más rápido, lo que incrementa la entropía del sistema al aumentar el número de estados posibles.

💡Sistema cerrado

Un sistema cerrado es aquel que no intercambia materia con su entorno, pero puede intercambiar energía. En el video, se utiliza un sistema cerrado ideal como ejemplo para ilustrar cómo la transferencia de calor hacia el sistema afecta la entropía, ya que las moléculas internas aumentan su energía cinética y asumen más estados posibles.

💡Trabajo

El trabajo se refiere a la transferencia de energía que ocurre cuando una fuerza mueve un objeto. En el video, se explica cómo el calor puede ser utilizado para hacer trabajo, como en los motores de combustión, donde la energía térmica se convierte en trabajo útil. Sin embargo, no todo el calor es utilizado para trabajo; una parte contribuye a aumentar la entropía.

💡Estados posibles

Los estados posibles de un sistema son todas las configuraciones que las partículas pueden asumir en términos de posición, velocidad y energía. En el video, se menciona que al aumentar la temperatura de un sistema, el número de estados posibles también aumenta, lo que incrementa la entropía, ya que las partículas pueden moverse y comportarse de muchas más maneras.

💡Temperatura

La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un sistema. En el video, se explica cómo un aumento en la temperatura está directamente relacionado con un aumento en la energía cinética de las partículas, lo que a su vez incrementa la entropía al permitir que las partículas asuman más estados posibles.

💡Moléculas

Las moléculas son los componentes básicos de la materia, formadas por átomos que interactúan entre sí. En el video, se describe cómo las moléculas de un sistema cerrado, cuando reciben calor, aumentan su velocidad y energía cinética, lo que les permite asumir más configuraciones y estados, contribuyendo al aumento de la entropía.

💡Revolución Industrial

La Revolución Industrial fue un período de grandes avances tecnológicos, donde las máquinas de vapor y los motores de combustión jugaron un papel clave. En el video, se menciona cómo el calor fue utilizado para hacer trabajo, impulsando máquinas y generando movimiento, pero también se explica que incluso en esos sistemas no todo el calor se utiliza para trabajo, ya que una parte aumenta la entropía.

Highlights

La entropía del universo está en constante aumento y no va a disminuir.

Cada vez más energía en el universo se vuelve menos útil debido a la entropía.

El calor es una transferencia de energía térmica que contribuye al aumento de la entropía.

La entropía es el estado del sistema que describe el nivel de desorden o el número de estados posibles que puede asumir.

Cuando se agrega calor a un sistema, la temperatura aumenta, incrementando la energía cinética de las partículas y su movimiento.

A mayor energía cinética, más estados posibles pueden asumir las moléculas, aumentando la entropía del sistema.

El estado de un sistema no solo depende de las posiciones de las partículas, sino también de sus velocidades y configuraciones.

El calor puede generar trabajo, como en los motores de combustión, pero no es completamente eficiente, ya que parte de la energía se destina al desorden.

Las moléculas dentro de un sistema pueden realizar trabajo empujando un pistón, aunque no todas las moléculas contribuyen de manera eficiente al trabajo.

El número de moléculas involucradas en el trabajo dentro de un sistema es enorme, alcanzando múltiplos del número de Avogadro.

No existe un sistema basado en calor que sea 100% eficiente; parte de la energía siempre aumenta la entropía.

El calor transferido hacia el sistema incrementa la energía térmica interna, aumentando el desorden y la entropía.

Al caminar, la fricción con la alfombra genera calor, lo que incrementa la entropía del universo.

Los procesos celulares en el cuerpo generan calor, lo que también contribuye al aumento de la entropía en el universo.

El aumento de entropía hace que la energía total del universo sea cada vez menos útil para realizar trabajo.