La Entrop�a como Flecha del Tiempo
Una de las ideas involucradas en el concepto de entrop�a es que, en los sistemas aislados la naturaleza tiende del orden al desorden. Esto nos dice que la caja de mol�culas de la derecha, ocurri� antes que la de la izquierda.
Si hubi�semos usado las leyes de Newton para describir el movimiento de las mol�culas, no nos dar�a la informaci�n de que fu� lo primero que ocurri�.
Advertencias y Objeciones
Existen algunas sutilezas en la naturaleza de la entrop�a y otras cantidades termodin�micas, sutilezas que intentamos poner en im�genes de palabras y bocetos que a veces simplifican demasiado. En la ense�anza de la termodin�mica, siempre he tratado de tener en mente las palabras de uno de los grandes maestros de f�sica de mediados del siglo XX, Mark Zemansky:
es tan f�cil como una canci�n:
Crees que lo haces m�s simple
cuando lo haces un poco peor."
Los diagramas anteriores han generado una discusi�n animada, en parte debido al uso del orden versus desorden en la introducci�n conceptual de la entrop�a. Es t�pico que los f�sicos utilicen este tipo de introducci�n porque introduce r�pidamente el concepto de multiplicidad de una manera visual y f�sica, con analog�as en nuestra experiencia com�n. Los qu�micos, por otro lado, a menudo protestan contra este enfoque porque en las aplicaciones qu�micas el concepto orden-desorden no comunica las ideas necesarias a nivel molecular y, de hecho, puede ser enga�oso. El hecho mismo de las diferencias de opini�n sobre el uso del orden y el desorden puede en s� mismo ser instructivo.
El diagrama superior muestra la flecha del tiempo apuntando desde el orden al desorden, pero uno debe admitir que la tendencia aparente de pasar del orden al desorden no es la forma m�s fundamental de mirar el diagrama superior. A temperaturas ordinarias, la energ�a interna de un gas le dar�a a las mol�culas altas velocidades, y es evidente que esta disposici�n ordenada ser�a muy rara porque hay solo unas pocas formas de hacerlo. Si ocurriera, ser�a por un breve instante y luego las mol�culas se mover�an a alguna otra configuraci�n. El diagrama de la izquierda muestra una configuraci�n m�s aleatoria o desordenada, pero el punto clave es que hay una gran cantidad de formas en que se podr�an lograr tales configuraciones. As� que la multiplicidad es el concepto clave: los conjuntos moleculares tender�n espont�neamente a evolucionar desde configuraciones de menor multiplicidad a configuraciones de mayor multiplicidad.
El diagrama inferior es de nuevo una imagen con la que la experiencia com�n se identifica de inmediato: hay m�s formas de crear una pila de ladrillos mezclada que una disposici�n cuidadosamente apilada. Una vez m�s, la idea de multiplicidad es el punto clave. Las objeciones a este tipo de introducci�n a la entrop�a provienen del hecho de que las aplicaciones �tiles de la entrop�a son termodin�micas e involucran a la naturaleza a escala at�mica y molecular. Los ladrillos ordenados frente a la pila mezclada pueden ser una visualizaci�n introductoria �til, pero si estas dos pilas de ladrillos estuvieran a la misma temperatura, entonces el valor num�rico de la entrop�a ser�a casi id�ntico para las dos pilas. Si las contribuciones a la entrop�a implican la multiplicidad de formas en que se puede organizar el gran n�mero de mol�culas en las dos pilas de ladrillos, entonces el hecho de que las orientaciones macrosc�picas de los ladrillos sean diferentes es una contribuci�n insignificante a la entrop�a total. La entrop�a es un concepto microsc�pico crucial para describir la termodin�mica de los sistemas de mol�culas, y la asignaci�n de entrop�a a objetos macrosc�picos como ladrillos no tiene ning�n valor pr�ctico aparente, excepto como una visualizaci�n introductoria.
Conceptos sobre Entrop�a
| HyperPhysics*****Termodin�mica | M Olmo R Nave |
