LA ENTROPIA Y LA TERMODINAMICA

Summary

El guion explora los principios fundamentales de la termodinámica, enfocándose en el concepto de entropía y su relación con el tiempo y el universo. Expone cómo la entropía, medida por el calor dividido por la temperatura, aumenta en procesos naturales y cómo esta tendencia a un mayor desorden guía el comportamiento de máquinas y fenómenos físicos. La discusión incluye la transformación del hielo en agua y la noción de equilibrio, así como la idea de que la entropía podría definir la dirección del tiempo y el destino térmico del universo.

Takeaways

• 🔄 La entropía es una magnitud que siempre aumenta y está en el centro de la termodinámica.
• ⚖️ La termodinámica se basa en cuatro principios fundamentales, cada uno con su lógica específica.
• 🌡️ El Principio Cero establece que la temperatura tiene sentido y es fundamental para entender la termodinámica.
• 💡 El Primer Principio es la conservación de la energía, que indica que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• 🔥 El Segundo Principio es el principio de la entropía, que afirma que en cualquier proceso, la entropía del universo siempre aumenta.
• ❄️ El Tercer Principio dice que hay una temperatura tan baja que nunca se puede alcanzar, conocida como el cero absoluto.
• 🔍 El equilibrio térmico es un estado donde todas las temperaturas son iguales y no hay flujo de calor, lo que detiene el funcionamiento de las máquinas.
• 🌍 La naturaleza siempre tiende hacia el estado de equilibrio, lo que implica que la entropía aumenta continuamente hasta alcanzar un estado de máxima entropía.
• 🚀 El ciclo de Carnot es un modelo ideal que representa la máquina más eficiente posible, respetando las leyes de la termodinámica.
• ⏳ El segundo principio de la termodinámica podría determinar la dirección del tiempo, ya que el tiempo parece avanzar en la dirección en que aumenta la entropía.

Q & A

¿Qué es la entropía y cómo se relaciona con la termodinámica?

La entropía es una medida de la desorden o la incertidumbre en un sistema. En la termodinámica, es una de las magnitudes fundamentales que miden el grado de desorden de un sistema y está relacionada con el flujo de calor y el trabajo realizado por el sistema.

¿Cuáles son los cuatro principios fundamentales de la termodinámica?

Los cuatro principios fundamentales de la termodinámica son: el principio de conservación de la energía (primer principio), el principio de la entropía (segundo principio), el principio cero (que establece que la temperatura tiene sentido y se basa en el concepto de temperatura absoluta) y el tercer principio, que establece que existe una temperatura tan baja que nunca se puede alcanzar.

¿Por qué se dice que la termodinámica es 'implacablemente lógica'?

La termodinámica se considera implacablemente lógica porque sus principios y leyes son universales y aplicables a todos los sistemas físicos, sin excepciones. Su estructura matemática es coherente y permite predecir con precisión el comportamiento de los sistemas bajo estudio.

¿Qué es el 'principio cero' en termodinámica y qué significa?

El principio cero es una base teórica que establece la existencia de una temperatura fundamental, conocida como temperatura absoluta, a partir de la cual se definen las escalas termométricas. Es importante para el entendimiento de conceptos como la entropía y la temperatura.

¿Cómo se relaciona el principio de la entropía con el destino último del universo?

El principio de la entropía sugiere que el universo tiende a un estado de mayor desorden y que la entropía total del universo siempre aumenta. Esto ha llevado a la teoría de que el universo eventualmente alcanzará un estado de equilibrio térmico en el que no hay más trabajo mecánico posible, conocido como la muerte térmica del universo.

¿Qué es la 'música de la tiza' y cómo se relaciona con la investigación de las leyes de la termodinámica?

La 'música de la tiza' es una metáfora utilizada en el guion para describir un lugar donde se realizan investigaciones científicas, posiblemente en un entorno de lujo o exclusividad. La relación con la termodinámica se establece a través de los experimentos y la búsqueda de comprender las leyes fundamentales que rigen el comportamiento de la materia y la energía.

¿Qué es el 'fluido experimental' mencionado en el guion y cómo interactúa con el hielo?

El 'fluido experimental' es un término genérico utilizado en el guion para referirse a un líquido que se usa en un experimento de termodinámica. En el experimento descrito, el fluido caliente se utiliza para calentar cubos de hielo, lo que provoca una transferencia de calor, pero los cubos de hielo no se derriten inmediatamente, lo que lleva a una controversia científica.

¿Por qué los cubos de hielo no se derriten inmediatamente cuando se exponen al fluido caliente en el experimento?

Según el guion, los cubos de hielo no se derriten inmediatamente debido a que, aunque reciben calor del fluido, mantienen una temperatura constante de 273 Kelvin (0 grados Celsius) hasta que todo el hielo se ha derretido. Este fenómeno es parte de la controversia científica que se explora en el experimento.

¿Qué es la 'maquinaria de la naturaleza' y cómo está relacionada con el concepto de equilibrio?

La 'maquinaria de la naturaleza' se refiere a los sistemas físicos que operan en el mundo natural, como corrientes oceánicas, vientos y otros fenómenos. Estos sistemas siempre buscan un estado de equilibrio, donde las diferencias de temperatura disminuyen y, eventualmente, todos los componentes alcanzan la misma temperatura, lo que significa que no hay más trabajo mecánico posible.

¿Cómo se relaciona el concepto de 'energía libre' con la maximización de la entropía del universo?

La 'energía libre' es la cantidad de energía disponible para realizar trabajo en un sistema. Para maximizar la entropía del universo, es necesario que la energía libre se utilice de la manera más eficiente posible, lo que significa que cada partícula de materia traza su propia parte de energía libre de la manera más pequeña posible, dirigiendo así la materia desde el orden al desorden.

Outlines

00:00

🔬 Fundamentos de la Termodinámica

El primer párrafo introduce el concepto de entropía y su importancia dentro de la termodinámica. Se mencionan los cuatro principios fundamentales de esta ciencia, destacando que el segundo principio fue el primero en ser descubierto. La termodinámica se describe como lógica y se vincula con las propiedades de la materia y el destino del universo. Finalmente, se presenta un escenario en el que científicos investigan las leyes de la termodinámica en un lugar llamado Villar la Tiza, utilizando un fluido experimental y hielo en un experimento que genera controversia científica.

05:02

🌍 Máquinas de la Naturaleza y el Equilibrio

El segundo párrafo habla sobre la naturaleza como una gran máquina ininterrumpida, impulsada por la energía solar. Se describe cómo el calor y los movimientos de la Tierra, como corrientes oceánicas y vientos, son esenciales para el funcionamiento de diferentes tipos de máquinas. Se enfatiza que el calor siempre se mueve de alta a baja temperatura y cómo esto afecta el rendimiento de máquinas como el motor de combustión interna y las máquinas de vapor. Además, se discute la idea de equilibrio, tanto en el sentido científico como en la vida cotidiana, y cómo el equilibrio térmico parece ser una representación de paz y serenidad, aunque en realidad esconde un movimiento atómico intenso.

10:05

🔧 Eficiencia y Teoría de Máquinas

El tercer párrafo explora la idea de eficiencia en las máquinas, comenzando con la contribución de Carnot en la construcción de una máquina de vapor ideal. Se discute cómo la teoría de Carnot fue rescatada y desarrollada por Clausius y Thomson, quienes formularon la ciencia de la termodinámica. Se introduce el concepto de entropía y cómo esta se relaciona con el rendimiento de una máquina, mostrando que en una máquina ideal, la entropía se conserva, mientras que en una máquina real, la entropía aumenta, lo que implica una pérdida de eficiencia.

15:05

🌡️ Creación de Entropía y su Impacto

El cuarto párrafo se enfoca en la creación de entropía en el universo y cómo todas las máquinas, incluidas las de la naturaleza, contribuyen a aumentar la entropía total. Se explica que la entropía es una medida de la desorganización y que el flujo de calor siempre está asociado con un aumento de entropía. Se discuten los efectos de la entropía en el funcionamiento de máquinas diseñadas por humanos y cómo el agotamiento de combustible lleva a un estado de equilibrio, que es también un estado de máxima entropía.

20:06

🧊 El Misterio del Hielo y la Entropía

El quinto párrafo aborda el fenómeno del hielo y su comportamiento ante el calor, planteando preguntas sobre por qué el hielo se funde sin calentarse y cómo esto se relaciona con el principio de entropía. Se sugiere que la transformación del hielo en agua a una temperatura constante puede ser explicada por el aumento de entropía, y se discute la relación entre la estructura ordenada de los sólidos y la desorganización caótica de los líquidos, y cómo esto afecta la energía potencial y la entropía.

25:08

⏳ La Dirección del Tiempo y la Entropía

El sexto y último párrafo reflexiona sobre la dirección del tiempo y cómo la entropía puede influir en ella. Se cuestiona si el aumento de entropía es lo que realmente define la dirección del tiempo y se plantea la idea de que los eventos microscópicos no tienen una dirección temporal, mientras que los macro eventos, como la caída de una pelota, si la tienen. Se sugiere que la entropía podría ser la clave para entender la dirección del tiempo, aunque hay quienes ven el segundo principio de la termodinámica como una tautología en lugar de una explicación definitiva.

Keywords

💡Entropía

La entropía es una medida de la desorden o la incertidumbre en un sistema. En el video, se relaciona con el concepto de que la naturaleza tiende a aumentar la entropía, lo que implica un aumento en el desorden. Se menciona que la entropía aumenta cuando el hielo se convierte en agua, ya que el líquido tiene un mayor desorden que el sólido, y esto es parte del tema central del video sobre la termodinámica y cómo el universo tiende hacia un estado de mayor desorden.

💡Termodinámica

La termodinámica es la ciencia que estudia la energía y su transformación en diferentes formas. En el video, se basa en los cuatro principios fundamentales de la termodinámica para explicar conceptos como la conservación de la energía, la entropía y el equilibrio térmico. La termodinámica es la trama central del video, ya que se utiliza para entender el comportamiento de la materia y la energía en el universo.

💡Principios de la termodinámica

Los cuatro principios de la termodinámica son las bases teóricas de la ciencia. En el video, se mencionan de manera específica, aunque no todos se explican en detalle. El primero es la ley de conservación de la energía, el segundo es el principio de la entropía, el tercero es el principio de la temperatura absoluta (principio cero) y el cuarto se refiere a las limitaciones de alcanzar una temperatura teórica mínima. Estos principios son fundamentales para entender el mensaje del video sobre el destino del universo y las máquinas.

💡Energía

La energía es un concepto clave en el video, ya que se discute cómo se conserva y se transforma. Se menciona que la energía fluye de un cuerpo caliente a uno frío hasta que ambos alcanzan el mismo nivel de temperatura, un proceso que aumenta la entropía. La energía también se relaciona con el trabajo realizado por máquinas, como las máquinas térmicas, y cómo se ve afectada por la diferencia de temperaturas.

💡Equilibrio térmico

El equilibrio térmico se refiere a un estado en el que todos los cuerpos en un sistema tienen la misma temperatura y no hay transferencia de calor. En el video, se ilustra cómo el hielo y el agua pueden coexistir en un punto de equilibrio térmico a una temperatura específica, lo que es un ejemplo de cómo la termodinámica gobierna el comportamiento de la materia.

💡Máquinas

El video menciona máquinas, especialmente máquinas térmicas, que funcionan basándose en diferencias de temperatura para convertir calor en trabajo. Se discute cómo las máquinas reales no son tan eficientes como las máquinas ideales propuestas por Carnot y cómo todas las máquinas, incluidas las de la naturaleza, generan entropía.

💡Carnot

Carnot es mencionado en el contexto de su ciclo, una máquina de vapor ideal que muestra la máxima eficiencia teórica en la conversión de calor en trabajo. El video utiliza el ciclo de Carnot para discutir la entropía y la eficiencia energética en el contexto de la termodinámica.

💡Clausius y Thomson

Rudolf Clausius y William Thomson, también conocido como Lord Kelvin, son científicos importantes en el campo de la termodinámica. En el video, se menciona su interés en la teoría de Carnot y su contribución al desarrollo de la ciencia de la termodinámica, especialmente en relación con la entropía.

💡Energía libre

La energía libre, o trabajo potencial, se refiere a la cantidad de energía disponible para realizar trabajo en un sistema. En el video, se discute cómo la energía libre es utilizada para maximizar la entropía del universo, lo que es esencial para entender el flujo de energía y la dirección del tiempo.

💡Dirección del tiempo

La dirección del tiempo es un concepto filosófico y científico que se discute en relación con la entropía. En el video, se sugiere que la entropía, al aumentar con el tiempo, puede definir la dirección del tiempo, aunque también se menciona que hay debate sobre si el segundo principio de la termodinámica es una tautología en este contexto.

Highlights

La entropía es una magnitud fundamental en la termodinámica, relacionada con el desorden y la distribución de la energía en un sistema.

Los cuatro principios de la termodinámica son fundamentales para entender las propiedades de la materia y el destino del universo.

El principio cero establece que la temperatura es un concepto válido y esencial para la termodinámica.

El principio de la conservación de la energía es el primer axioma descubierto en la termodinámica.

El segundo principio de la termodinámica, también conocido como principio de entropía, describe el aumento del desorden en un sistema.

El tercer principio de la termodinámica establece que existe una temperatura teórica imposible de alcanzar, llamada temperatura absoluta.

La termodinámica es la ciencia más lógica y precisa, con principios que explican fenómenos a gran escala.

La academia de Villar la tiza es un lugar de reunión de personajes influyentes y científicos, donde se investigan las leyes de la termodinámica.

Un experimento con fluidos y hielo ilustra cómo la temperatura y la entropía afectan el comportamiento de la materia.

La fusión del hielo a una temperatura constante sugiere que la entropía del agua está aumentando, lo cual es un estado de mayor entropía que el hielo.

La máquina de hielo del mundo es un ejemplo de cómo la termodinámica afecta los fenómenos naturales, como el clima y la energía solar.

La máquina térmica es un ejemplo de cómo la energía se transforma y se utiliza en la tecnología humana.

El concepto de equilibrio térmico se refleja en la distribución de energía y la falta de movimiento en una máquina o en el universo.

La entropía es un concepto clave para entender la dirección del tiempo y el flujo del calor en el universo.

La muerte térmica del universo es una teoría que sugiere que el universo eventualmente alcanzará un estado de equilibrio y desorden máximo.

El principio de entropía ayuda a explicar el rendimiento de las máquinas y por qué los líquidos se congelan y los sólidos se funden a ciertas temperaturas.

La discusión sobre si la entropía define la dirección del tiempo y si el segundo principio de la termodinámica es una tautología.

Transcripts

mundo de constantes restricciones hay

una magnitud de la que quedan

existencias en abundancia es la

entropía la ciencia de la

termodinámica se basa en cuatro

postulados fundamentales o axiomas

llamados los cuatro principios de la

termodinámica

cuatro principios el segundo fue el

primero que se descubrió el primero fue

el segundo en descubrirse el tercer

principio que se descubrió se llama

principio cero y el cuarto se llama

tercer principio pero todo eso tiene

perfecto sentido porque la termodinámica

es la más implacablemente lógica de

todas las ciencias les diré brevemente

lo que son esos cuatro

principios el principio cero dice

precisamente que la temperatura tiene

sentido

el primero es la conservación de la

energía el segundo principio es el

principio de la

entropía y el tercer principio dice que

hay una temperatura tan baja que nunca

se puede

alcanzar a partir de esos cuatro

principios se han deducido no solo las

propiedades de la materia sino el

destino último del propio universo pero

si queremos llegar a alguna parte Será

mejor que

empecemos la academia de Villar la tiza

es un oculto santuario de la suerte

donde tras el brillo chillón de las

luces se reúnen famosos del deporte

elegantes de la alta sociedad y magnates

de la industria con un interés

común uno podría preguntarse Cómo se las

han arreglado esos caballeros para que

sus nombres salg en los periódicos y no

digamos en las revistas

especializadas un observador casual

podría

preguntarse Qué hacen unos chicos Como

esos en un lugar como

este pero para los que están en el

secreto su objetivo Es evidente

investigan las leyes de la

[Música]

termodinámica pero por en la tiza en

parte ciertamente es por su ambiente es

el como grito en elegancia desenfadada

no se necesita más explicación pero

sobre todo es por el material de que

dispone en especial el llamado

instrumento que en interés de la ciencia

parece que siempre se tiene a mano en la

tiza incluso ahora mismo dos

distinguidos científicos sostienen sus

cubetas en las

[Música]

manos debido a la naturaleza de este

experimento se aconseja no sea visto y

menos aún practicado sin el

consentimiento de los padres

sostenida con gran cuidado cada cubeta

contiene un poco de fluido experimental

que por desgracia crea

dependencia sin embargo antes de que las

cosas comiencen a salirse de madre el

fluido fue vertido en las cubetas a una

temperatura de

295 gr

Kelvin y después se añadieron con

precisión científica varios cubos

geométricos de h2

cristalizado la temperatura inicial de

cristales era de 273 gr

[Música]

Kelvin con el tiempo el calor del fluido

caliente pasa a los cubos pero el hielo

por el contrario no se

calienta los cubos no se derriten

inmediatamente lo cual suscita una

controversia científica que naturalmente

hace que sean necesarias más

[Música]

pruebas en un total de experimentos

Ninguno de los científicos de la tiza

pudo encontrar un solo caso de un cubo

de hielo

Caliente pero por otra parte sí

encontraron una mezcla diluida de las

cualidades del fluido experimental el

hielo manteniéndose a una temperatura

constante de 273 gr Kelvin se funde agua

líquida a medida que el calor penetra en

[Música]

él Cómo se explica este extraño

comportamiento en la tiza o para el caso

parte del

mundo al fin y al cabo el hielo se funde

por supuesto pero mientras se mantiene

en estado sólido Por qué no se

calienta En todo caso al final tanto el

hielo como el fluido experimental y de

hecho todas las cosas terminan por

alcanzar un estado de

[Música]

equilibrio en alguna parte al menos en

teoría existe un estado celestial

llamado equilibrio

mundo real el equilibrio es muy difícil

de

hallar En una isla de la Polinesia el

planeta se agrieta y el Fuego líquido

burbujea desde su

interior y en el centro polar del océano

Ártico la original máquina de hielo del

mundo está trabajando día y

noche en el profundo y oscuro corazón de

la zona ecuatorial el sol abrasa una

Sabana con implacable regularidad y a

muy poca distancia un líquido mueve con

estruendo por entre las rocas hacia

abajo ciertamente desde el principio a

través de ella y hasta sus confines la

propia tierra es una gran máquina una

fábrica que nunca deja de funcionar que

nunca hace una pausa ni se pone en

huelga la máquina de la naturaleza una

central impulsada sin interrupción por

la energía ilimitada del sol

[Música]

tanto los vientos alicios de los grandes

océanos como los motores diésel de los

grandes barcos que lo surcan todas las

máquinas funcionan porque el calor en

movimiento puede poner en movimiento a

la

[Risas]

[Música]

materia durante varios siglos la máquina

térmica se ha extendido a lo largo y a

lo ancho del mundo pero tanto en el

pasado como en el presente el calor solo

se mueve en una dirección desde la

temperatura alta hacia la temperatura

trabaja la existencia de cualquier

máquina en la tierra incluyendo la

propia tierra depende de que una de sus

partes esté funcionando a una

temperatura más alta que la

otra en la máquina de la naturaleza por

ejemplo fuertes corrientes son

impulsadas a través de la atmósfera de

la tierra a causa de la diferencia entre

la temperatura del Ecuador y la

temperatura de los polos

desde un polo a otro Polo y desde una

máquina a otra máquina el principio es

siempre el mismo en este vehículo es la

diferencia entre la temperatura de la

mezcla de gasolina y aire explotando en

los cilindros y la temperatura del agua

circulando por un sistema de

refrigeración las máquinas de vapor

operan entre la temperatura alta del

fogón y la temperatura baja de la

atmósfera cuanto mayor sea la diferencia

de temperaturas Cuanto más caliente esté

una parte de la máquina y más fría la

otra mejor

funcionan Si deja de fluir combustible y

la parte más caliente de la máquina se

enfría esta se para evidentemente eso

puede causar

dificultades si todas las partes de la

máquina alcanzan la misma temperatura si

cesa todo movimiento y deja de haber

vitalidad la máquina alcanza su estado

final el estado de equilibrio

desde una perspectiva científica Cuál es

el aspecto

general en este cálculo de dinámica

molecular cada par de átomos han sido

programados para que actúen entre sí con

una auténtica fuerza

interatómica Entonces qué es lo que

sucede realmente cuando un cuerpo

caliente entra en contacto con uno

frío la energía térmica se propaga desde

el cuerpo caliente al frío Hasta que

ambos alcancen la misma temperatura

[Música]

Este es el estado de equilibrio

térmico a primera vista el equilibrio

térmico parece diferente de la idea

mecánica de equilibrio estable que

impide que un cuerpo

caiga pero veámoslo más en

detalle cuando un cuerpo que cae choca

con el suelo cada rebote es menor que el

anterior y por es

así es así porque la energía ciné cuerpo

como un todo se va transformando en el

caótico movimiento de los átomos que Lo

componen ese proceso es muy similar al

del calor que se propaga un cuerpo

frío el resultado final es el

mismo con el tiempo toda la energía

disponible se llega a distribuir como

energía cinética y potencial de los

movimientos aleatorios de todos los

átomos por lo tanto Aunque la idea de

equilibrio parece lo definitivo en paz y

serenidad esa perspectiva oculta el

agitado movimiento de los átomos en el

interior Así que entender el equilibrio

es cuestión de perspectiva de mirar más

dentro y más

[Música]

allá como el equilibrio es un estado en

el que todas las temperaturas son

iguales el equilibrio es un lugar donde

ninguna máquina funciona no hay quiseres

lanzando sus chorros ni volcanes en

erupción ni cataratas de

agua las grandes máquinas no quieren

funcionar y las pequeñas no

pueden en todas partes la naturaleza

parece impulsada hacia el estado de

equilibrio cuerpos calientes y cuerpos

fríos luchando por conseguir la misma

temperatura y cuerpos que caen

convirtiendo un trabajo muy bueno en

calor

inútil desde el punto de vista de los

físicos cuando la naturaleza tiende a

comportarse de una forma tan universal

debe haber una explicación

científica y la

hay la explicación comenzó como una idea

naturalmente una idea para la

construcción de una máquina de vapor

mejor hubo un joven llamado carn cuya

lógica fue capaz de demostrar que para

una fuente de trabajo competente ninguna

tan eficiente como una que Sencillamente

no funcione

las ideas más grandes de Sad carnot

nunca funcionaron y en el mundo real

probablemente nunca funcionarán no

obstante él Había decidido crear una

máquina tan perfecta como la naturaleza

lo permitiera y la lógica para llegar

muy cerca de

ella dada una diferencia de temperaturas

una temperatura alta t subi y una

temperatura baja t sub Carna diseñó una

perfecta abstracción

[Música]

de carno toma calor q subi a la

temperatura alta convierte una parte del

trabajo W y expulsa el resto q sub como

calor a la temperatura más

baja como el ciclo de carnot podía

funcionar Igualmente en sentido inverso

era la imagen de la máquina ideal la

máquina más eficiente que posiblemente

las leyes de la naturaleza podían

permitir pero con la temprana muerte de

carnot sus ideas prácticamente

desconocidas desde el principio parecían

destinadas a quedar en el

olvido y seguramente ese hubiera sido su

final si dos grandes científicos no se

hubieran interesado por la teoría de

carnot rudolf clausius físico alemán y

William Thomson profesor de filosofía de

la naturaleza en Glasgow que más tarde

se convertirá en lord Kelvin rescatados

Los manuscritos originales de carnot de

esas mismas páginas nació la ciencia de

la termodinámica

[Música]

en el razonamiento de carnot clausius y

Thomson observaron un hecho asombroso lo

vieron en términos de una simplicidad

matemática

[Música]

sombrosa en la máquina ideal de carnot

El cociente entre el calor tomado y el

calor desperdiciado era igual al

cociente entre las dos temperaturas

absolutas necesarias para el

funcionamiento de la máquina dicho en

otras palabras Este era el ideal que

procedía de la imaginación de carnot lo

que entra sigue siendo lo mismo al

salir pero si no es el calor ni es la

temperatura Qué es el calor dividido por

la temperatura a la que fluye y según

clausius eso es la

entropía en una máquina de carnot una

cierta entropía entra a temperatura alta

realiza su trabajo y la misma cantidad

de entropía sale a temperatura

baja o sea que una máquina ideal no

solamente conserva la energía conserva

también la

entropía O sea que una máquina ideal no

solamente conserva la energía conserva

también la

entropía eso es el

ideal Pero qué pasa en la realidad en el

mundo real Qué sucede realmente con la

máquina jadeante y rechinante

por un lado todas las máquinas conservan

la energía el trabajo es igual a la

diferencia entre el calor que entra y el

calor cedido pero utilizando las mismas

temperaturas la máquina real produce

menos trabajo que la máquina ideal de

carnot realiza menos trabajo y desprende

más calor Así aú cuando la entropía que

entra pueda ser la misma que en la

máquina de carnot la entropía que sale

es

mayor eso es un hecho asombroso

[Música]

la entropía que sale de una máquina real

Es mayor que la entropía que

entra podría eso significar que la

máquina real crea entropía de la nada en

realidad

sí Y eso es porque en las máquinas

reales el calor que fluye no es

isotérmico los movimientos del émbolo no

son adiabáticos hay siempre rozamiento

entre las partes

independientemente de lo que pueda ser

su producto final todas las máquinas

reales fabrican

entropía independientemente de las

condiciones del lugar de trabajo las

existencias de entropía crecen siempre e

independientemente del lugar de trabajo

los seres humanos no poseen la patente

de fabricación de la

entropía Día tras día las máquinas de la

madre naturaleza van fabricando entropía

y nadie sobre la Tierra puede competir

con ellas

cada cuerpo material en cualquier lugar

del universo contiene

entropía Y aunque no siempre es fácil

decir Cuánta entropía contiene no es

demasiado difícil determinar cuá circula

entropía de un cuerpo a

otro si el calor sale de un cuerpo a la

temperatura t la entropía del cuerpo

disminuye en q

t si el calor entra a la temperatura T

del cuerpo Se incrementa en esa

cantidad cuando a través del Cosmos

fluye calor fluye entropía con

él todas las máquinas extraen calor de

alguna parte del sol quizás o de la

Caldera de un barco utilizan parte de él

para hacer su trabajo y después liberan

el resto no tiene demasiada importancia

a dónde va ese resto no en el gran

esquema de las cosas va a la atmósfera

al mar o a cualquier lugar que esté frío

y que sea lo suficientemente grande como

para no verse afectado por esa

aportación de calor las máquinas

diseñadas por el hombre funcionan de una

forma muy similar a las que la madre

naturaleza

prepara mientras el calor fluya desde

una temperatura alta a otra más baja las

cosas marchan sobre ruedas y mientras

haya combustible carbón petróleo madera

o cualquier cosa que sirva seguirán

marchando pero si se acaba el

combustible deja de haber flujo de

el cuerpo se enfría su temperatura baja

poco a poco y cuando llega a la misma

temperatura del medio que le rodea está

en un estado de

equilibrio siempre que circule el calor

y un cuerpo caliente esté más caliente

que el cuerpo frío aumentará la entropía

y continuará aumentando hasta que no

pueda suceder otra cosa hasta el estado

de

equilibrio Cuando esto ocurre la

entropía no crece

más Dicho de otro modo el estado de

equilibrio es el estado de máxima

entropía todos los procesos de la

naturaleza se pueden ver siempre por

todo el universo como una constante

marcha para aumentar la entropía Y

aunque esos hechos hayan sido

comprobados en la mayoría de los

circuitos científicos algunos

investigadores no cesarán en su empeño

quizás sea porque hay un hecho que

todavía deja perplejos a los los más

curiosos Aunque el hielo se funde cuando

recibe calor procedente del fluido

experimental no se calienta mientras

algo de él quede en estado

sólido Por qué un flujo de calor produce

la transformación del hielo en agua a

una temperatura constante Por

consiguiente mientras el hielo se esté

transformando en agua la entropía del

agua está

aumentando y así el agua es un estado de

más alta entropía que el hielo en

realidad cualquier sólido es un estado

de más baja entropía que el de la misma

materia en forma

líquida el líquido es un estado de la

materia más caótico y desordenado que el

sólido tiene mayor

entropía en la tierra y en el mar o en

el mar y en la tierra o en cualquier

lugar del universo entropía creciente

significa tosquedad y desorden creciente

el propio hielo un sólido cristalino es

un estado de la materia en el que las

moléculas existen en una estructura

proporcionada geométricamente

simétrica en un sólido cuando los átomos

se agrupan en la configuración más

favorable las moléculas se organizan de

modo que reduzcan al mínimo su energía

potencial el agua presenta un cuadro

diferente recuerden las moléculas de

líquido son caóticas desordenadas

dispersas y

desorganizadas evidentemente las

moléculas

no minimizan su energía potencial como

lo hacen las de los sólidos y así los

líquidos no solo tienen más entropía que

los sólidos También tienen una energía

potencial mayor y por tanto más energía

total fundir o no fundir Esa es la

cuestión si la dinámica no está

completamente Clara como un cristal en

este caso como un cristal de hielo

consideros desde el punto de vista del

cubo de hielo

se funde se convierte en agua un estado

de mayor entropía y eso está bien porque

a la naturaleza le gusta precisamente

que aumente la entropía pero un momento

antes de fundirse antes de transformarse

en agua el hielo debe también aumentar

su energía Por lo cual requiere extraer

energía del resto del universo pero si

esa energía calorífica fluye desde el

mundo hacia el hielo se reducirá la

entropía del resto del

universo Y eso no está bien

es muy

malo la entropía del resto del mundo

disminuye en la cantidad energía que

fluye dividida por la

temperatura Recuerden que la naturaleza

siempre necesita aumentar la entropía en

este caso la entropía del hielo más la

del resto del

universo si la temperatura fuera muy

baja sería ciertamente muy malo

el hielo produciría un gran descenso en

la entropía de todo el

universo y si la temperatura fuera muy

alta no sería tan malo la entropía del

conjunto aumentaría cuando se funde el

hielo eso es por lo que en el gran

esquema de las cosas el hielo nunca se

derrite a temperatura

baja y el hielo nunca existe a

temperatura más

alta Mientras tanto de vuelta a la tiza

por no hablar del universo en su

conjunto hay en alguna parte una

temperatura intermedia que no favorece

al hielo ni al

agua es la única temperatura a la que el

hielo y el agua pueden coexistir eso

explica Por qué esas cubetas científicas

no se calentarán hasta que todo el hielo

se haya derretido así en el lenguaje

científico de la tiza la magnitud que la

naturaleza se esfuerza por maximizar no

es solamente la entropía del

hielo a una determinada temperatura es

la entropía menos la energía dividida

por la temperatura del

hielo a medida que la energía de

cualquier muestra menos la temperatura

multiplicada por la entropía disminuye

la entropía de todo el universo aumenta

e men t por s es la energía

libre aunque no hay algo así como comida

libre si hay una gran cantidad de

energía libre cada partícula de materia

en el mundo hace que que su propia parte

de energía libre sea lo más pequeña

posible eso es lo que se requiere para

maximizar la entropía del

universo de modo que tanto dentro de los

confines de una cubeta científica como

por todo el universo la ley del

crecimiento de entropía dirige a la

materia desde el orden al

desorden durante algún tiempo se ha

pensado que la entropía creciente en el

universo conduciría al propio universo a

un estado definitivo de desorden Y a eso

le llaman la muerte térmica del universo

no parece un buen Porvenir es una noción

provocadora al menos peligrosa y queda

aún la cuestión hundirá toda esta

entropía creciente al universo en un

estado de Caos total si es así no sería

la primera vez que se descubre el

destino del universo en un vaso de

Whisky con hielo

y así el principio de entropía nos ayuda

a comprender el rendimiento de las

máquinas de vapor y además Por qué los

líquidos se congelan a una cierta

temperatura y los sólidos se funden a

una cierta

temperatura pero hay alguna gente que

creen que tiene un significado más

profundo y piensan que el principio de

la entropía define la dirección del

flujo del

tiempo voy a explicar

supongamos posible ver un choque entre

dos átomos un átomo podría venir así y

salir por aquí y el otro átomo tras

chocar con él sale en esta

dirección bien si vieran una película de

esta colisión no serían capaces de decir

si la película se ha proyectado hacia

delante o hacia atrás porque a nivel

microscópico la ley de la entropía no se

aplica las leyes de la física funcionan

Igualmente en un sentido o en el inverso

según las leyes de la física a este

nivel el tiempo no tiene una dirección

determinada pero en lugar de eso

supongamos que ven a alguien dejar caer

una pelota desde una

torre viendo una película de esto

ustedes dirían inmediatamente si se

estaba proyectando hacia delante o hacia

atrás cuando va hacia delante los botes

de la pelota se van haciendo cada vez

más pequeños si vieran que se hacen cada

vez mayores sabrían inmediatamente que

la película iba hacia atrás bien pues lo

que ocurre en ese caso es que la energía

de la pelota se va convirtiendo en calor

y eso aumenta la entropía del universo Y

ustedes ya saben sin que nadie se lo

tenga que explicar que la manera

correcta de pasar la película es en la

dirección en que aumenta la entropía Y

eso es lo que determina la dirección del

curso del tiempo y de igual manera hay

quien piensa que el segundo principio de

la termodinámica determina la dirección

del curso del tiempo pero otros dicen

que el segundo principio es una mera

tautología la entropía aumenta con el

tiempo y el tiempo aumenta con la

entropía luego Okay de nuevo yo no

pienso así comprendo perfectamente en

qué dirección corre el tiempo y

naturalmente pienso que el nuestro se ha

acabado así que hasta la próxima vez O

si la entropía disminuye hasta la vez

pasada