Divulgación Entropía en el equilibrio

[Visitante]

He visto que el estado de equilibrio de un sistema compuesto aislado es aquel que hace la entropía total máxima. Pero no veo por qué. En primer lugar, al ser el sistema aislado no habría un cambio de entropía total, ya que no hay intercambio ni mécanico ni térmico con el exterior... Así que no le veo mucho sentido a que la entropía total sea máxima... De todos modos, he visto que tiene que ver con la cantidad de microestados posibles del sistema, ¿No habría otra posible explicación que no sea tan abstracta?

Aprovecho también para preguntar por qué esto implica que la energía interna es mínima en el equilibrio.

[arivasm]

Re: Entropía en el equilibrio

He visto que el estado de equilibrio de un sistema compuesto aislado es aquel que hace la entropía total máxima. Pero no veo por qué.

Es un principio!

En primer lugar, al ser el sistema aislado no habría un cambio de entropía total, ya que no hay intercambio ni mécanico ni térmico con el exterior... Así que no le veo mucho sentido a que la entropía total sea máxima...

Quizá estás pensando en términos de algo que se conserva, y no es así. La entropía se crea dentro del sistema. Puede aumentar sin necesidad de que "venga de fuera".

De todos modos, he visto que tiene que ver con la cantidad de microestados posibles del sistema, ¿No habría otra posible explicación que no sea tan abstracta?

La interpretación estadística es la que mejor permite visualizar el concepto. En este hilo recomendé un vídeo muy bueno al respecto, muy sencillo y conceptual: https://forum.lawebdefisica.com/thre...y-probabilidad

[The Higgs Particle]

Re: Entropía en el equilibrio

Clásicamente, existen dos formas de aproximarse al concepto de entropía y el principio de máxima entropía. Uno es el "método técnico", que se basa en el enunciado de Clausius, de Kelvin-Planck, el ciclo de Carnot, etc y otro es el "método axiomático", que se basa en factores integrantes, superficies adiabáticas y demás.

El técnico parte de que, por el principio de Clausius para máquinas térmicas, se va a cumplir siempre la desigualdad (se demuestra por ejemplo, mediante sistemas combinados):

$\dst \oint \frac{\delta Q}{T} \leqslant 0$

de esta forma:
a) Proceso reversible:

$\dst \oint \frac{ \delta Q}{T} = 0$

Y como la entropía se define siempre respecto al calor de un proceso reversible, $\dd S = \dst \frac{\delta Q_{rev}}{T}$, tenemos: $\Delta S = 0$

b) Proceso irreversible:

$\dst \oint \frac{\delta Q}{ T} < 0$

Y podemos imaginarnos un proceso cíclico que une los puntos 1 y 2. Para ir de 1 a 2 el proceso irreversible, y para volver es reversible. Así:

$\dst \oint \frac{\delta Q}{ T} = \int_1^2 \left( \frac{\delta Q}{T} \right)_{Irrev.} + \int_2^1 \left( \frac{\delta Q}{T} \right)_{rev} = \int_1^2 \left( \frac{\delta Q}{T} \right)_{Irrev.} - \Delta S < 0$

De modo que:

$\Delta S > \dst \int_1^2 \left( \frac{\delta Q}{T} \right)_{Irrev.}$

Si el sistema está aislado, $\delta Q =0$, de forma que, juntando procesos reversibles e irreversibles:

$\boxed{\Delta S \geqslant 0}$

Un libro en el que viene esto bien es este.
Aunque la verdad es que Arivasm tiene razón y la forma más intuitiva de verlo es mediante la visión estadística

[Zorak]

Re: Entropía en el equilibrio

El ejemplo mas conocido de aumento de entropia en sistema aislado es la expancion libre , tal vez con este ejemplo se aclare tu duda https://es.wikipedia.org/wiki/Expansi%C3%B3n_libre.