¿Cuáles considera que son las razones de la relación entre entropía, desorden y la segunda ley de la termodinámica?

Bien.

Usaría las palabras ordenadas y desordenadas de manera ligeramente diferente, pero ya estás en lo cierto. La entropía no mide el desorden o la energía en sí, ya que son palabras con un contexto específico adjunto. Más bien mide los posibles estados de un sistema. Entonces, más los posibles (micro) estados que puede tener, más es la entropía. Ahora puede suceder que la baja entropía corresponda a lo que “se ve” como un sistema con estados ordenados, simplemente porque los humanos pueden discernir mejor el orden en las dimensiones bajas que en las altas.

Para dar un ejemplo, imagine un sistema que solo puede tomar una geometría particular, pero el volumen que puede ocupar varía. Entonces, cuanto más volumen tiene, más cantidad de orientaciones puede tener. Cada una de estas orientaciones es un estado * micro * para un estado * macro * especificado por el volumen. Pero * todos * de los * están * ordenados * ya que tienen una descripción clara que los especifica. Entonces, lo que realmente aumenta en este caso con * volumen * es el * número * de estados. Como puede ver, la energía juega poco o ningún papel en tal experimento mental, pero la entropía aún existe.

Espero que haya ayudado!

No necesariamente energía potencial.

1000 calorías de calor a 1000 K es mucho más útil que 1000 calorías de calor a 300 K (aproximadamente la temperatura ambiente). Puede hacer funcionar un motor térmico desde el depósito de 1000 K y poner calor residual en el depósito de 300 K. No puedes hacer lo contrario.

La definición clásica de entropía es (delta) S = (delta) Q / T. — cambio de entropía = entrada de calor dividido por temperatura absoluta.

Hay un aumento de entropía mucho mayor al transferir 1000 calorías a temperatura ambiente que al transferirlo a 1000 K. La entropía mide la capacidad perdida de convertir el calor en trabajo mecánico. O disipación, o propagación de la energía.

La definición estadística de entropía, extrañamente, da los mismos resultados que el desarrollo clásico. Las definiciones clásicas pueden dar más información cuando estamos pensando en turbinas de vapor.

No creo que las paredes de ladrillo y las tazas de té rotas sean muy útiles para pensar en termodinámica.

La similitud entre energía y entropía que ha identificado es cómo se conservan ambos, o que la cantidad total en un sistema cerrado no cambia. (La entropía generalmente no es una cantidad conservada, sino que se conserva en procesos cerrados y reversibles)

Construir una pared de ladrillos (orden, energía potencial) y dejar que evolucione a un nuevo estado (degradado) (caos, energía cinética) es una buena analogía cuando la energía total y la entropía total se pueden ver igual antes y después.

Una analogía cruda de un sistema conservador: 3 cartas monte. De las 3 cartas al comienzo, el número y el palo de estas 3 cartas no deberían cambiar. Es una suposición fundamental en todos los juegos de cartas que las reinas no se convierten espontáneamente en deuces de un palo diferente. Si la selección es una de las otras tres, entonces sabemos que fuimos engañados por un juego de manos, y no porque la carta se haya cambiado sola. Creemos en la “conservación de naipes”.

Cantidades como la energía, el momento y el momento angular tienen esta propiedad, el valor total no cambia en un sistema después de una interacción. Esto le da a estas cantidades un estado fundamental.

Pero la similitud entre energía y entropía termina aquí. La energía y (a veces) la entropía se conservan, pero describen cosas diferentes y se miden en unidades diferentes.

La entropía es una medida estadística del trastorno en un sistema termodinámico.

El trastorno es el “número” de estados posibles que podría tener un sistema termodinámico. (Consulte la fórmula de entropía de Boltzmann).

La segunda ley de la termodinámica dice que en un sistema termodinámico cerrado la entropía solo puede aumentar.

Tengo entendido que la segunda ley es el resultado de la estadística combinatoria y la probabilidad. Es decir, la probabilidad de que el estado futuro de un sistema sea uno de mayor orden que su estado actual es muy pequeña (porque el ‘número’ de estados con mayor desorden excede ampliamente el ‘número’ con mayor orden). Por lo tanto, la entropía solo aumenta (aunque existe una probabilidad muy pequeña de que disminuya).

‘número’ está entre comillas, ya que tiene más que ver con los grados de libertad, los estados cuánticos y la física subyacente complicada, que casi con seguridad involucra algunos infinitos renormalizados .

‘desvanecedoramente pequeño’ y ‘enormemente excedido’ son términos técnicos que se acercan tanto al infinitesimal como al infinito como es probable que llegue a la Física 🙂

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