El significado de la entropía tiene poca importancia en sí mismo.
El ” cambio en la entropía “, sin embargo, es mucho más significativo y significativo.
La entropía generalmente se define como: El grado de aleatoriedad .
Para entender la entropía (que en realidad es bastante intuitiva, una vez que la miras desde la perspectiva de la probabilidad y el sentido común), jugaremos un juego:
Tome una caja grande, que contiene 10 x 10 cajas más pequeñas:
- Astronomía: ¿Qué objetos son los objetos más brillantes en el cielo nocturno en la banda de rayos gamma?
- ¿La fuerza de inercia tiene algún efecto en el frenado ABS?
- ¿Cuál es la física involucrada en el reciente informe de que un francotirador canadiense le disparó a alguien desde 2.2 millas de distancia?
- ¿Cuál es más rápido, luz o sonido?
- ¿Qué es el fenómeno de la superluna?
Las reglas son simples:
- Tome una bola a la vez, colóquelas al azar en cualquiera de las cajas más pequeñas.
- La caja pequeña puede tomar cualquier cantidad de bolas.
Entonces, comencemos con bolas azules , coloque 1 bola, luego 1 bola más, luego una más …… 10 veces ( aleatoriamente ).
Ahora piense, cuál será el arreglo probable. Cuál es más probable:
Algo como esto:
O esto:
Primero, ¿verdad? (Es obvio)
Ahora agreguemos 10 bolas rojas también, ( Aleatoriamente ), ¿cuál será el arreglo probable? Esta:
o algo como esto:
El segundo, nuevamente obvio .
Por último, agreguemos más bolas azules y rojas , y algunas verdes también. (de nuevo al azar)
Ahora piense en el arreglo, sería algo como esto:
Por otro lado, algo como esto es altamente improbable :
Esta es la segunda ley de la termodinámica que dice que la entropía (aleatoriedad) de un sistema aislado aumentará con el tiempo .
Simplemente porque los estados posibles para ” Desordenados ” son órdenes de magnitud más numerosos que los estados ” Ordenados “. Entonces, a medida que el sistema evoluciona (progresa) en el tiempo, su aleatoriedad aumenta debido a la probabilidad.
Es por eso que las moléculas de gas se extienden por toda la habitación en lugar de permanecer en el mismo lugar:
Pero hay una cosa que hace la entropía , que ninguna otra ecuación en física puede hacer.
Decide la flecha del tiempo.
Todas las demás ecuaciones son simétricas en el tiempo, es decir , son válidas independientemente de la dirección del tiempo .
Las leyes del movimiento de Newton, la ecuación de Einstein, la ecuación de Maxwell, la ecuación de Schrodinger, etc., todas tienen componente de tiempo, pero no importa si el tiempo avanza o retrocede, funcionan en ambos sentidos.
No hay una sola ecuación que pueda incluso distinguir entre las direcciones del tiempo. Excepto la segunda ley de la termodinámica .
Dice ” En un sistema cerrado, la entropía siempre aumentará con el tiempo. ”
En otras palabras:
“ Si ve que la aleatoriedad aumenta (en un sistema cerrado), sabrá que el tiempo avanza. “(Esta es nuestra mejor suposición de cuál es el flujo del tiempo)
Esta afirmación puede parecer absurda, pero si lo piensa, esta es una de las cosas más intuitivas que observa todos los días.
Tomemos un ejemplo:
Dejo caer una bombilla desde cierta altura, ¿qué pasará? Algo como esto:
¿Derecho? Es obvio, así es como funcionan las leyes de la naturaleza. La energía potencial almacenada en el bulbo que se mantiene en altura se convierte en energía cinética y cuando toca el piso, la energía cinética se transfiere al entorno en forma de calor y sonido. Parece bien
Pero espere un minuto, ¿puede una bombilla rota tirada en el suelo reunirse y reunir energía de los alrededores para moverse hacia arriba? Algo como esto:
“¡No! No es posible ”, dirás.
Pero dime una cosa, ¿qué leyes de física se están violando en el video anterior?
¡NINGUNA!
Excepto, por supuesto, la segunda ley de la termodinámica , todo lo demás es válido. Ya sea Conservación de Energía, Momentum, Ley de Newton, etc.
Una cosa más que debes haber pensado tan pronto como miraste el segundo video, “se está reproduciendo al revés. ” ¿Correcto?
Eso es todo, lo intuitivo que es para nosotros detectar si la Entropía está aumentando o disminuyendo.
La entropía (o debería decir ‘Cambiar’ en Entropía) es la razón por la cual:
- No podemos hacer un motor 100% eficiente.
- ¿Por qué la máquina se degrada / desgasta con el tiempo?
- Es por eso que la probabilidad de falla del sistema aumenta con el tiempo.
- Es por eso que necesita combustible para hacer funcionar su automóvil, de lo contrario, habría tomado energía (en forma de calor) de la carrocería del automóvil para funcionar, es decir, su automóvil se habría enfriado mientras estaba en funcionamiento.
- Las máquinas de movimiento perpetuo no son posibles.
- Por qué envejecemos y finalmente morimos.
- Por qué podemos percibir el flujo del tiempo. Incluso el tiempo mismo tiene un significado sensible debido a la entropía y sus propiedades.
Permítanme terminarlo con un ejemplo, aquí la entropía del sistema ha alcanzado su valor máximo, así que no más ” cambio en entropía “:
¿Es este video hacia adelante o hacia atrás ?