termodinámica

[Kevin Gantes]

“La Segunda Ley de la Termodinámica establece que la entropía de un sistema aislado siempre aumenta.

[delmar7]

Hola Kevin Gantes

Bienvenido al foro

En efecto la entropia del sistema aislado siempre aumenta. Una de las aplicaciones de la 2da Ley, es por ejemplo saber si un suceso es posible o no, al determinar la entropia del universo (sistema aislado) en caso ocurriera el suceso, se ve si la entropia del universo aumenta o no, en caso aumente es posible en caso contrario es imposible. Los sucesos posibles en consecuencia son irreversibles, no hay forma que el universo, vuelva a su situacion anterior precisamente por que el universo nunca tomara la entropia anterior. Los sucesos que se corresponden con entropia constante se llaman reversibles (el universo podria volver a su situacion anterior) pero no ocurren; por que implican hipotesis que no se dan en la realidad (solo hay aproximaciones) son ideales.

Saludos

Disculpar escritura uso celular.

[The Higgs Particle]

Solo por puntualizar, es incorrecto decir que la entropía en un sistema macroscópico aislado siempre aumenta. Lo que nos dice es que "tiende a aumentar", en el sentido probabilístico de la palabra. Matemáticamente, la probabilidad de un proceso asociado con un cambio $\Delta S$ de entropía $P\sim e^{-\Delta S/k_B}$, así que está realmente suprimido por ejemplo para un sistema formado por un número macroscópico de partículas ($P\sim e^{10^{23}}\sim 0$), pero no es estrictamente cero.

Me parece importante resaltarlo porque nada impide que haya una fluctuación espontánea en un sistema en el que su entropía disminuya. Y esta clase de argumentos ha llevado a formulaciones como la de los cerebros de Boltzmann (que también han sido tratados de forma seria por la comunidad científica) o discusiones sobre ergodicidad y demás.

[delmar7]

Solamente para clarificar hay dos enfoques de los procesos termodinámicos, la termodinámica clásica (macroscópica, la entropía es una función de estado ) con la que he respondido a la pregunta del forista y la termodinámica estadística (microscópica, la entropía es una medida de probabilidad) con la que ha respondido The Higgs Particle, ambas respuestas son correctas según el enfoque. El universo evidentemente es una entidad macroscópica y es el único sistema realmente aislado.

Saludos

[The Higgs Particle]

Hola, Delmar!

Discrepo un poco con tu respuesta, o al menos tal y como la he interpretado (puede que solo sea semántica )

[SIZE=14px]Solamente para clarificar hay dos enfoques de los procesos termodinámicos, la termodinámica clásica (macroscópica, la entropía es una función de estado ) con la que he respondido a la pregunta del forista y la termodinámica estadística (microscópica, la entropía es una medida de probabilidad)

No lo veo como que haya dos visiones alternativas, sino que le termodinámica clásica que solemos usar en el día a día se deduce de la física estadística, donde lo que hay son distribuciones de probabilidad, y donde incluso los colectivos estadísticos convencionales (tanto en clásica como en cuántica), surgen de un caso muy especial donde $\partial \rho/\partial t = 0$, etc. Es decir, la termodinámica no es una teoría fundamental, sino emergente de las leyes de la física estadística, y por ende supeditada a ésta. La principal razón por la que no observamos más fluctuaciones macroscópicas de entropía disminuyendo es simplemente porque estadísticamente están realmente desfavorecidas, como dije . Pero aun así es posible, y ha sido observado u estudiado también en sistemas con un número nada despreciable de partículas (por ejemplo [1], [2]). E incluso más allá, como mencioné, se han hecho estudios formales sobre hipótesis como la de los cerebros de Boltzmann (aquí por ejemplo hay una discussión de Sean Carroll sobre cómo evitarlos formalmente).

Pero más allá de estas cosas, hay muchísimos ejemplos en los que la descripción estadística de la entropía se vuelve absolutamente fundamental, como debe ser pues es lo que hay de fondo, (aparte del hecho de que existen varios tipos de entropía), como en sistemas fuera del equilibrio (desde átomos interaccionando con fotones hasta una explosión de TNT), ciertos sistemas topológicos, sistemas con entrelazamiento, etc. Lo sorprendente para mí es que, aun con todo este nivel de complejidad y una tal abismal cantidad de diferentes escalas de energía, algo como la termodinámica emerja. Pero surge de la física estadística, y es solo una propiedad emergente, con las consecuencias que esto implica.

[SIZE=14px] El universo evidentemente es una entidad macroscópica

No entiendo muy bien a qué te refieres con esto, pero creo que no voy a estar de acuerdo jaja. Quizá tengo un poco de bias porque me dedico a la cuántica, pero incluso ahí la hipótesis de termalización de los eigenstates es algo no trivial en cuanto a termodinámica. Y en cuanto a otras acepciones de mundo macroscópico, los efectos de la mecánica cuántica por ejemplo se observan desde fenómenos macroscópicos cuánticos como la superconductividad hasta la transparencia de las ventanas que tengo delante

y es el único sistema realmente aislado.

Personalmente no me dedico a esto, así que aquí soy un poco más cauta. Pero, hasta donde tengo entendido, esto es algo que no sabemos. No sabemos si es un sistema aislado, creemos que está out of equilibrium, que no conserva globalmente la energía, y tampoco podemos definir un Hamiltoniano global del universo. Así que la definición que usamos en termodinámica convencional no parece aplicable, o desde luego no tan trivialmente. Si alguien que sepa más de esto me lee y ve que he cometido un error, porfa que lo comente!



PS: Aún no sé qué quería preguntar Kevin inicialmente. Puedo haberme ido por las ramas por completo

[javisot20]

El universo evidentemente es una entidad macroscópica y es el único sistema realmente aislado.

Saludos

El universo también es un sistema cuántico, o entendemos que debería serlo. Puedes describir matematicamente el universo con poco o mucho grado de detalle.