¿Por qué el universo se mueve hacia un estado desordenado si la energía se conserva?

En termodinámica, el orden significa que el calor permanece confinado en su espacio y el frío permanece confinado en su lugar. En consecuencia, desorden significa que el calor fluye hacia el frío.

La energía del universo se conserva porque el contenido total de calor del universo no está cambiando. La conservación se trata de la totalidad de las partes y no depende de cómo estén organizadas las partes. Por otro lado, el orden se trata de cómo se organizan las piezas.

Digamos que hoy el universo tiene 10 soles. Cada sol tiene 5 unidades de energía. La energía total del universo es de 50 unidades. Ahora, digamos que después de 1000 años, todos los soles se vuelven supernova (¡explotan!) Y difunden sus contenidos por todo el universo. Ahora, ¿cuál es la energía total del universo ?, son 50 unidades, pero ahora las 50 unidades están distribuidas uniformemente en el universo, mientras que antes 50 unidades se concentraban en forma de 10 soles. Según la termodinámica, el orden es cuando los 10 soles estaban presentes y el desorden es cuando no hay soles.

En realidad, cada sol tiene que terminar eventualmente y todo lo que está caliente en el universo está transmitiendo su calor a un entorno más frío. Por lo tanto, aunque la energía total del universo se conserva, el calor fluye constantemente de caliente a frío y continuará sucediendo a menos que todo el universo esté a la misma temperatura, es decir, no haya calor ni frío (un estado de desorden perfecto según la termodinámica) .

Es por un concepto llamado entropía. La entropía es la cantidad de formas en que se puede organizar un sistema y también una medida de aleatoriedad de un sistema. La entropía de un sistema siempre aumenta o permanece igual, por lo tanto, la aleatoriedad siempre aumenta también.
La energía puede conservarse, pero a medida que la transfiere de una forma a otra, aumenta la entropía del sistema, lo que provoca una mayor aleatoriedad entre las moléculas.
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La cantidad total de energía se conserva, pero no la forma en que se distribuye la energía.

Suponga que hace 4 exámenes cada uno en una escala del 1 al 10. Solo se otorgan calificaciones enteras

¿De cuántas maneras puedes obtener un promedio de 10? Bueno: solo uno, entonces W = 1

¿De cuántas maneras puedes obtener un promedio de 3.9? Bueno, cuatro, porque cada una de las pruebas podría ser 9, las otras deben ser 10. Entonces W = 4

La entropía se puede definir, aunque hay otras formas, como S = klnW. Entonces, usted ve que la entropía del resultado 3,9 es más alta que para el promedio 4, porque hay más formas de distribuir los mismos puntajes. (el total debería haber sido 39, pero cuatro formas diferentes de distribuir esos mismos 39 puntos).

Por supuesto, si las calificaciones de la prueba no se dan como números enteros, pero digamos como números como 9.3, entonces W para puntaje = 3.9 aumentará bastante porque obtienes muchas más distribuciones posibles

En la naturaleza, si el número de estados de energía disponibles -la escala de clasificación de la naturaleza- aumenta pero la energía total permanece igual, la entropía aumentará. Este es el caso, por ejemplo, para una caja en expansión con átomos en ella. Cuanto más grande es la caja, más estados de energía están disponibles. Esta es la razón por la cual los gases tienden a expandirse a pesar de que su energía sigue siendo la misma: su entropía aumenta.

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