Divulgación Concepto de Entropía

[Wakusei]

Buenas a todos,

Quería debatir con vosotros acerca de qué se entiende por "Entropía", en el sentido más físico de la palabra.

En los cursos de termodinámica que he cursado me han enseñado que la Entropía es una función de estado, definida únicamente en los estados de equilibrio, solo se pueden calcular diferencias de entropía y no valores absolutos, etc...
Me han enseñado a calcularla y a operar con ella. Sin embargo, nunca me han hablado de que "es" en realidad, más allá de todo lo que sé hacer con ella. No puedo decir que entiendo al 100% su significado físico.

¿Vosotros que pensáis? ¿Cómo la entendéis?

[Take It Easy]

Re: Concepto de Entropía

Yo todavía no he cursado las asignaturas de termodinámica, aparte de lo que se mira en el primer año (Fundamentos de la Física), pero no puedo evitar dar mi opinión.
La entropía es para mí una de las magnitudes más bonitas de la física. La definición que más me gusta es: La variación de entropía es la medida en que un sistema evoluciona de un estado menos probable a un estado más probable. No sé realmante si es la mejor definición. Espero que mis compañeros de aquí, que saben por lo general mucho más que yo, se animen con este tema!

Un saludo

[Zorak]

Re: Concepto de Entropía

Desde el punto de vista ingenieril, permite comprobar si un proceso puede ser real, y calcular el costo energético que demanda dicho proceso.En fin es como un impuesto energético que se debe pagar a la hora de realizar un proceso termodinámico.
Esto desde el punto de vista macroscopioco.

[Lorentz]

Re: Concepto de Entropía

Querría aportar algo en este hilo, aunque seguro que hay muchas más cosas que decir.

En este enlace ves la fórmula de la entropía de Boltzmann, que según tengo entendido permite ver que la entropía es una magnitud estadística (o que surge a partir de la estadística), que se relaciona con los microestados posibles de un sistema.

https://en.wikipedia.org/wiki/Boltzm...ntropy_formula

Aparte según la termodinámica en el equilibrio, esta magnitud se puede ver como un indicativo de cuánto se devalúa la energía disponible para realizar trabajo en un proceso.

solo se pueden calcular diferencias de entropía y no valores absolutos, etc...

En cuanto a lo de no poder calcular valores absolutos, si tienes en cuenta el Tercer Principio de la Termodinámica, se puede tomar como referencia el cero absoluto, pudiendo calcular de ese modo entropías absolutas.

Un saludo

[Wakusei]

Re: Concepto de Entropía

En cuanto a lo de no poder calcular valores absolutos, si tienes en cuenta el Tercer Principio de la Termodinámica, se puede tomar como referencia el cero absoluto, pudiendo calcular de ese modo entropías absolutas.

Cierto. Mientras lo escribía pensé en como nos la presentaron en el tema del segundo principio y no he caído en eso.


Me ha gustado el concepto que ha dado Zorak de "impuesto energético". Nunca lo había pensado de ese modo.

Muchas gracias por vuestras respuestas compañeros.

[Mossy]

Re: Concepto de Entropía

También mide la flecha del tiempo. Si tienes dos estados de equilibrio y quieres saber en qué orden sucedieron, te calculas la entropía y miras cúal es menor y cuál es mayor. Puedes sacar muchas cosas interesantes de esto.

Saludos

[carroza]

Re: Concepto de Entropía

En los cursos de termodinámica que he cursado me han enseñado que la Entropía es una función de estado, definida únicamente en los estados de equilibrio, solo se pueden calcular diferencias de entropía y no valores absolutos, etc...
Me han enseñado a calcularla y a operar con ella. Sin embargo, nunca me han hablado de que "es" en realidad, más allá de todo lo que sé hacer con ella. No puedo decir que entiendo al 100% su significado físico.

Hola.
Voy a aportar mi granito de arena. El tema del "significado físico" de cualquier magnitud hay que entenderlo en el contexto de para qué sirve esa magnitud. No es buena idea separar, en plan aristotélico, lo que algo es, de para qué sirve.

En la naturaleza, la energía se conserva. Si tenemos dos objetos 1 y 2, aislados del exterior, que pueden intercambiar calor, la conservación de la energía nos dice que el calor que recibe 2 ($\Delta Q$), es igual, y de signo contrario al que recibe 1 ($-\Delta Q$). La primera ley de la termodinámica, que es esencialmente la conservación de la energía, no pone más limitaciones. Cualquier objeto podría intercambiar una cantidad arbitraria de calor con cualquier otro objeto.

No obstante, si observamos la realidad, los intercambio de calor no son arbitrarios. Están condicionados por la temperatura. Vemos, empíricamente, que el calor lo cede siempre el objeto a temperatura más alta, y lo recibe el objeto a temperatura más baja. Podríamos imaginarnos una ley física que dijera eso: el calor lo cede siempre el objeto a temperatura más alta, y lo recibe el objeto a temperatura más baja. No obstante, esa ley sería muy poco práctica, a la hora de aplicarlo a sistemas en los que hubiera más de dos objetos, o que se intercambiaran calor y trabajo. Por ello, es importante definir una magnitud (una función de estado), que podamos calcular para cada situación, para un número arbitrario de objetos, y que, a partir de su valor, podamos obtener, para el caso de dos objetos que sólo intercambian calor, una conclusión equivalente
a "el calor lo cede siempre el objeto a temperatura más alta, y lo recibe el objeto a temperatura más baja".

Esta magnitud es la entropía. Para cada objeto, (que podemos suponer que se mantiene a temperatura constante, ya que $\Delta Q$ es muy pequeña).

$\Delta S_i = {\Delta Q_i \over T_i}$

Para el sistema completo, llamado poéticamente el "universo",

$\Delta S_U = \sum_i {\Delta Q_i \over T_i}$

En ella un objeto que recibe calor $\Delta Q > 0$, siempre aumenta su entropía. Si el objeto tiene una temperatura más alta, al recibir calor aumenta su entropía, pero menos que si el mismo calor lo recibe un objeto de temperatura más baja. Si dos objetos intercambian calor, y el sistema 1 tiene una temperatura más alta que el sistema 2 ($T_1 > T_2$), podríamos considerar dos casos:

A) el calor lo cede el objeto frío$(\Delta Q_2 < 0)$, y lo recibe el objeto caliente $(\Delta Q_1 = - \Delta Q_2 > 0)$.
Entonces,

$\Delta S_U = {\Delta Q_1 \over T_1} + {\Delta Q_2 \over T_2} = \Delta Q_2 ({1 \over T_2 } - {1 \over T_1}) <0$

B) el calor lo recibe el objeto frío$(\Delta Q_2 > 0)$, y lo cede el sistema caliente $(\Delta Q_1 = - \Delta Q_2 < 0)$.
Entonces,

$\Delta S_U = {\Delta Q_1 \over T_1} + {\Delta Q_2 \over T_2} = \Delta Q_2 ({1 \over T_2 } - {1 \over T_1}) >0$

Así, podemos sustituir nuestra ley empírica, aunque farragosa y poco práctica "el calor lo cede siempre el objeto a temperatura más alta, y lo recibe el objeto a temperatura más baja", por la mucho más elegante y práctica "la entropía del universo no puede disminuir".

Si me preguntas la interpretación física de la entropía, yo te diría que "es una magnitud termodinámica que se introduce para describir de forma eficiente y elegante el hecho empírico de que el calor va siempre de un objeto caliente a uno frío".

Un saludo

[skynet]

Re: Concepto de Entropía

su significado desde el punto de vista ingenieril sería el siguiente:

primero hay que entender que, si tienes un foco caliente y pones una máquina térmica reversible para obtener trabajo, no vas a poder convertir en trabajo toda la energía que extraigas......a la cantidad que puedes convertir en trabajo le llamamos exergía y a la que no le llamamos anergía ... el problema es que ambas cantidades no son función de estado, dependen de la temperatura del foco frío de que dispongas.

la anergía es igual a la entropía multiplicada por la temperatura del foco frío .... y en ese sentido, podríamos decir que la entropía es un indicador de la anergía .... se utiliza la entropía en lugar de usar directamente la anergía porque la entrópía es función de estado, es independiente del foco frío disponible.