Termodinamica

Rev. Cub. Fís. vol. 27, No.2A, 2010, p.113-118 ISSN: 0253-9268. Conferencia invitada.

Revista Cubana de Física
Calle I No. 302 e/ 15 y 17 Vedado, La Habana. CP 10400 www.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi/index.htm

Comencemos con la entropía
F. Herrmann
Universidad de Karlsruhe, Alemania; friedrich.herrmann@physik.uni-karlsruhe.de

Recibido el 1/02/09. Aprobado en versión final el13/06/2010. Abstract. When dealing with the concept of heat, the layman does not have particular problems: Heat is contained in hot bodies. The greater and the hotter a body, the more heat it contains. Heat goes or flows by itself from hot to cold, or from hot to less hot. Heat is produced within a flame, by mechanical friction or in the wire of a light bulb. It is strange, that physics has trouble withthe concept of heat. Simple statements about the every-day concept of heat become incorrect, when interpreted in terms of the physical process quantity Q. They become correct, however, when the everyday heat concept is identified with the physical quantity “entropy” instead of Q. At the same time, one gets a simple intuition about entropy, otherwise infamous for its abstractness. A teachingsequence corresponding to the first five lessons of a thermodynamics course for beginners is presented, where entropy is introduced from the very beginning. In this short period of teaching time, not only the second and the third principle are introduced, but we also come to a physical description of basic processes of our everyday “thermal experience”. Entropy appears as a quantity no more difficultthan length, time or mass. Sumario. Al tratar con el concepto de calor, el hombre común no tiene demasiados problemas; él considera que el calor está contenido en los cuerpos calientes. Cuanto más grande y más caliente sea un cuerpo, tanto más calor contiene. El calor pasa por si sólo desde lo más caliente a lo más frío, o desde lo caliente a lo menos caliente. El calor se puede generar de diversasformas: en una llama, por fricción mecánica o en el filamento de una lámpara incandescente, entre otras. Puede parecer extraño que la Física tenga dificultades con dicho concepto. Proposiciones sencillas de la vida cotidiana sobre el calor resultan incorrectas, cuando se las interpreta en términos de la magnitud física Q. Sin embargo, se vuelven correctas al identificar el calor del profano conla magnitud física “entropía”, en lugar de Q. Así se logra al mismo tiempo un concepto intuitivo y simple sobre la entropía, magnitud normalmente conocida por su alto grado de abstracción. Presentamos las cinco primeras lecciones de un curso de termodinámica para principiantes, introduciendo la entropía desde el comienzo del curso. Se muestra que en pocas horas de clase es posible enseñar yanalizar el segundo y tercer principios, y que se puede llegar a una descripción física de procesos típicos de la vida cotidiana. La entropía se presenta como una magnitud que no es más difícil de entender y aprender que la longitud, el tiempo o la masa. Palabras clave. Teaching methods in Physics education 01.40.gb, entropy thermodynamics 05.70.-a

1 Introducción
“Comencemos con la entropía”. Eltítulo quiere decir: cuando enseñamos la termodinámica, es decir la ciencia del calor, introduzcamos desde el comienzo no solamente la temperatura, sino también la entropía. ¿Pero no es la entropía un concepto demasiado difícil para empezar? ¿Y no se puede hacer una buena termodi-

námica sin entropía? Intentaremos demostrar que la respuesta a ambas preguntas es “no”. En la primera parte del artículoveremos porqué. En la segunda parte esbozaremos las lecciones iniciales de un curso de termodinámica. Este curso ha sido concebido inicialmente para la Universidad. Pero hoy existen también versiones para la escuela secundaria I y II. La versión escolar existe en

RCF vol. 27, No. 2A, 2011. p. 113

varios idiomas: Aparte de la versión original en alemán hay una en inglés, en italiano y en...