La muerte entropica del universo

Concepto:
La palabra entropía se deriva del vocablo griego trope, que quiere decir transformación. La entropía es una función termodinámica que se designa por la letra S. El físico alemán Rudolph Clausius descubrió la función S en 1854 y la denominó contenido de la transformación. Posteriormente, en 18652, el mismo Clausius la renombró como entropía. Se baso en la investigación del ingenierofrancés Sadi Carnot quien en 1824 publicó “La fuerza motriz del fuego” un estudio sobre los principios que regían la transformación de la energía térmica (calor) en energía mecánica (trabajo).

De aquí el nombre que Clausius le dio el nombre a la función S.
Hougen sugieren que el concepto físico de la entropía puede formularse como:

“La entropía es una propiedad intrínseca de la materiacaracterizada porque su valor aumenta al crecer la ineficacia de la energía total del sistema.”

Intrínseca porque implica que su valor depende únicamente de la naturaleza de la materia considerada, sin importar su posición externa o su movimiento con respecto a otros cuerpos.

Ejemplo: la entropía de un cilindro que contiene aire a 25 °C y 500 kPa es la misma, independientemente de que el cilindrose encuentre ubicado en la planta baja o en el último piso de un rascacielos.

Obsérvese que se requiere definir el estado en que se encuentra la materia (condiciones de
temperatura y presión) para cuantificar la magnitud de la entropía.

En relación constituye el primer principio de la termodinámica, que no es más que el principio de la conservación de la energía expresada de modo que eltrabajo exterior se separa en trabajo mecánico y calor:

“El cambio de energía interna de un cuerpo es igual al trabajo mecánico realizado sobre el cuerpo más el calor absorbido por el cuerpo.”

Uo U


Q Wmec

Sobre el cuerpo se realiza un trabajo mecánico Wmec a la vez que el cuerpo absorbe un calor Q. El resultado es que su energía interna varia en la cantidad ΔU:
ΔU =Wmec + Q
La entropía expresa una medida de la mayor o menor capacidad de la energía térmica de un sistema para su conversión en energía mecánica; en otras palabras, la entropía permite cuantificar la reducción de la calidad de la energía, en el sentido de que es degradada a una forma más dispersa y caótica, la energía térmica.
Si se considera un sistema aislado en el que se produce la caída de unobjeto sobre una placa, dado que como resultado del impacto parte de la energía potencial inicial del objeto se convierte en calor, degradándose entonces a una forma menos eficaz, con el consecuente incremento de la entropía del sistema.
En muchas aplicaciones, se prefiere considerar el trabajo realizado por el cuerpo en lugar del trabajo realizado sobre el cuerpo. En realidad, los dos trabajosson iguales pero de signos contrarios, o sea:

Trabajo realizado sobre el cuerpo
Trabajo realizado por el cuerpo

= −

Cantidad | Signo positivo | Signo negativo |
ΔU | La energía interna aumenta | La energía interna disminuye |
Q | El cuerpo absorbe calor | El cuerpo desprende calor |
W | El cuerpo realiza trabajo mecánico | Sobre el cuerpo se realiza trabajo mecánico |Designando por W el trabajo mecánico realizado por el cuerpo, tendremos que W = − Wmec. Podemos, pues escribir:
ΔU = Q – W
Trabajo mecánico realizado por el cuerpo
Calor absorbido por el cuerpo
Cambio de energía interna del cuerpo

= −

El cuerpo absorbe un calor Q y realiza un trabajo mecánico W. La diferencia se convierte en energía interna del cuerpo. Es muyimportante tener presente el significado de los signos de los términos que aparecen en la relación representados en la tabla de arriba.
La entropía encuentra una de sus más relevantes aplicaciones prácticas: en el estudio de las máquinas térmicas (centrales de vapor y motores de combustión interna), los refrigeradores y la expresión cuantitativa del grado de degradación de la energía en dichos...