Explicaciones del laico: ¿Cuáles son algunas de las cosas más importantes que la entropía hace por nosotros en la vida cotidiana?

La entropía es una perra. Lo único que hace es aumentar el caos.

Este concepto me ha parecido interesante desde que lo aprendí en la clase de termodinámica. Permítame adoptar un enfoque ligeramente pedante para responder la pregunta.

Los basicos:

Lo que has dicho es demasiado descabellado. La entropía no es exactamente una energía maligna. En realidad es una medida de falta de disponibilidad de energía.

Enunciando la segunda ley de la termodinámica claramente, pase lo que pase, mientras suceda, la entropía total del universo aumenta . A menos que lo que ocurra sea un proceso adiabático reversible . Porque en ese caso, el cambio en la entropía sería cero. Por lo tanto, si se queda inactivo o si un automóvil toca la bocina o sopla el viento, aumenta la entropía, es decir, la falta de energía.

Más sobre la falta de disponibilidad de energía:

Cualquier intento de convertir energía en trabajo (por ejemplo, el uso de combustible para hacer funcionar el vehículo) está limitado por un límite máximo, establecido por el ciclo de Carnot. No puede tener un proceso que tenga más eficiencia que el ciclo de Carnot, la eficiencia del ciclo de Carnot generalmente es de alrededor del 50%. Entonces, aproximadamente la mitad de la energía no está disponible para la conversión en trabajo. ¡Y voilá! eso es entropía! En consecuencia, cuanto mayor es la entropía, menor es la eficiencia.

—— Así que repasemos. La ley establece que hagas lo que hagas, aumentas la entropía. A mayor entropía, menor eficiencia.

Por lo tanto, básicamente la entropía está haciendo cada vez menos eficientes todos los procesos en el universo .

Y no podemos hacer nada al respecto. Porque incluso mientras lo pensamos, estamos aumentando la entropía.

Ejemplos prácticos de entropía:

La entropía nunca se mide absolutamente. Teóricamente, la entropía en el cero absoluto es cero, todos los demás estados se comparan con el cero absoluto. Por lo tanto, nunca tratamos con la entropía, sino con el cambio en la entropía.

Como se indicó anteriormente, la entropía es una medida efectiva de la eficiencia de un sistema y a menudo se usa junto con tablas de vapor, etc. para calcular la eficiencia de las turbinas, etc.

Hablando de usos prácticos, no hay un ejemplo concreto ya que la entropía se mide más como un criterio. Sin embargo, como acabamos de ver, la entropía lo abarca todo, literalmente todo.

PD:

Dado que estamos en el tema de la entropía, hay otra parte que me gustaría agregar. Como vimos, la entropía es una medida de la falta de disponibilidad de energía, y el universo contiene solo una cantidad finita (aunque enorme) de energía.

Por lo tanto, eventualmente, la entropía consumiría toda la energía disponible y no quedaría energía para hacer el trabajo, es decir, para expandir el universo. Ese es uno de los escenarios predichos sobre el destino final del universo, llamado Big Crunch.

Cuán “importante” es este trabajo podría ser discutible, pero permítame presentar que la entropía define la Flecha del tiempo.

Ejemplo: Imagínese ver un video de un huevo crudo tirado en un piso duro. Se agrieta de inmediato y hay un lío de fragmentos de yema, blanco y concha. Ahora imagine ver el video al revés .

Aquí está la clave: ¿Cómo sabemos qué video es realmente al revés y cuál es hacia adelante? Su primera respuesta puede ser algo así como “experiencia previa”, pero ¿cómo se ha formado esa experiencia? En la base de todo, la respuesta es, por supuesto, la entropía.

Incluso si no está tan familiarizado con la entropía como propiedad termodinámica, tenemos un sentido intuitivo sobre los procesos entrópicos. Los huevos rotos no solo se reforman y saltan intactos a nuestras manos. Entonces, ver un video con un alto estado de entropía (alto desorden) al final parece natural (caída y ruptura del huevo), mientras que un video con un estado de baja entropía (alto orden) al final * parece mágico (huevo roto en el piso reformando y saltando a tu mano). Y vemos esto todo el tiempo: una habitación que no se toca tiende a ensuciarse, las cosas pueden caer al suelo; un auto abandonado se oxida y se desintegra lentamente; hermosos edificios, descuidados, se convierten en ruinas. Y podemos decir de qué manera se supone que suceden estas cosas debido a la entropía.

Una advertencia extraña es que las leyes de la física no impiden el proceso hacia atrás. Simplemente resulta ser muy, muy, muy, muy, muy, muy, muy poco probable (hay una interpretación estadística de la segunda ley de la termodinámica).

Bonificación: imagina un video de la Tierra girando alrededor del Sol. ¿Cómo puede saber si este video es al revés o hacia adelante? Sin algunas pistas de contexto bastante específicas (arreglos de los continentes en la Tierra, por ejemplo) y conocimiento previo (¿sabes si los planetas giran en sentido horario o antihorario?), ¡No puedes saberlo! Esto se debe a que está viendo un proceso en el que la entropía generada es insignificante en comparación con el tamaño y las escalas de tiempo en las que tiene que estar para verlo (al menos la distancia de la Tierra al Sol para ver ambos objetos al mismo tiempo y grandes fracciones de un año, para ver el movimiento).


* – y NO entradas externas.

Esto es importante porque si tomamos (mucho tiempo), podríamos volver a armar un huevo roto y levantarlo para colocarlo en la mano que lo dejó caer, y ese video tendría mucho sentido. La segunda ley de Thermo y su entropía amiga establecen que la energía requerida para HACER esto debe ser mayor que la entropía generada en primer lugar (y luego, al hacerlo, no puede ser más eficiente que Carnot), por lo que puede nunca gana.” Suena deprimente, pero la entropía no es intrínsecamente mala, oscura o malvada . Es solo una consecuencia del universo en el que vivimos.