Albherto's Blog
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La entropía


CIENCIA

La entropía demuestra que la vida es una excepción maravillosa

  • La vida va en contra de la ley de la entropía, que predice la tendencia del Universo a destruirse de una forma natural e inevitable.

rudolf-clausius

Rudolf Clausius inventó la entropía | Wikipedia

Juan Manuel Sabugo 2015-10-20

Cuando Rudolf Clausius (1822–1888) era aún adolescente juró consagrar su vida al estudio del calor. Entonces no suponía que terminaría descubriendo la ley más despiadada del Universo. Todo empezó por una cuestión de patriotismo.

Por aquel entonces las máquinas de vapor inglesas eran las más eficientes: a idénticas cantidades de combustible producían más trabajo que las demás. Por eso el joven decidió ponerse manos a la obra. La máquina calentaba agua hasta convertirla en vapor que empujaba unos pistones. Luego ese vapor pasaba por unos conductos hasta un radiador que enfriaba el vapor de agua para nuevamente ser calentado hasta su evaporación. El procedimiento se repetía infinitamente. Sin embargo, los cálculos teóricos que relacionaban al calor aportado a la caldera con el trabajo que producía la máquina eran muy superiores a los que se medían en la realidad. En otras palabras, la máquina de vapor era altamente ineficiente. Tenía que haber algo que a Clausius se le escapaba.

Procesos reversibles e irreversibles

Por aquel entonces se especulaba con la posibilidad de que todos los procesos del Universo fueran reversibles. Los péndulos iban y venían, los objetos caían hacia la tierra o subían impulsados. Aparentemente cualquier proceso físico podía darse la vuelta y realizarse al revés. Si esto era así, existiría una simetría de acciones que haría que el Universo permaneciera por siempre en una balanza de sucesos que van y vienen, sin que existiera un final en el que los procesos se acabaran.

Sin embargo Clausius se dio cuenta de que había al menos dos circunstancias que no parecían ser reversibles: por un lado el calor siempre fluye de lo más cálido a lo más frío y nunca al revés, y por otro lado, la fricción siempre genera calor pero no en sentido contrario. Implicaba que los procesos seguían una dirección y que no podían volver atrás. Quizás, todo lo que sucediera espontáneamente en la naturaleza no fuera reversible, pensó Clausius, y significaba que el Universo iría de un estado inicial a uno final. Un camino que podría ser muy, muy largo pero que, inevitablemente, le haría llegar a su agotamiento.

El perpetuum mobile

La práctica había demostrado que la máquina de vapor era poco eficiente. Gran parte de la energía que se aportaba en la caldera quemando carbón, no se convertía en movimiento. La causa era la pérdida de calor al irradiar a través de las paredes y la energía perdida en el rozamiento de los pistones y ejes. Toda esa energía se perdía para siempre. Por muy bien que se lubricara, por muy precisas que fueran sus piezas, siempre había una parte de fricción y de pérdida. Como Clausius había observado, el proceso de cualquier máquina o suceso físico no es perfecto y por tanto es irreversible. Este descubrimiento echaba por tierra el concepto de perpetuum mobile, el sueño de la humanidad de construir una máquina que no necesitara un suministro constante de energía para seguir funcionando.

La entropía

Para poner todas estas observaciones en claro, Clausius formuló un principio que a la postre se demostró devastador para las esperanzas del concepto de eternidad. Denominó como entropía (del griego ἐντροπία, evolución o transformación) a una magnitud física que permite conocer la parte de la energía que no es capaz de producir movimiento, osea, la energía perdida. Además, predijo que esta magnitud, en cualquier proceso natural, existiría inevitablemente. Clausius había condenado al Universo a un final inapelable dado que los procesos serían irreversibles sucediendo siempre en la misma y única dirección. Pocos años después el austríaco Ludwig Boltzmann relacionó la entropía con el grado de desorden de un sistema.

Por tanto, cualquier proceso que se dé en la naturaleza es para producir mayor desorden, lo que conlleva un inevitable y caótico final. Entre tanto pesimismo, la vida en la Tierra lleva unos cuatro mil millones de años intentando ordenar el mundo. La simple creación de una hormiga supone la organización de millones de células y componentes químicos. Pero el culmen del orden es la humanidad. Sus cuerpos, sus pensamientos y sus actos son un monumento al orden. Es cierto que el balance es negativo: cada vez que un humano intenta ordenar algo es a costa de un desorden mayor en alguna otra parte. Somos una maravillosa excepción y, mientras estemos aquí, tenemos una misión: luchar contra la entropía.

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