Entropía, desorden y energía son conceptos relacionados. A menudo se confunden entre sí, pero cada uno de ellos tiene un significado distinto en el contexto de la física. En este artículo exploraremos estos términos y su relación entre ellos
Energía y trabajo.
El trabajo es el producto de la fuerza y la distancia. La energía es la capacidad de realizar un trabajo. Trabajo realizado = fuerza x distancia recorrida. La cantidad de energía que se puede convertir en trabajo depende del tamaño de la máquina y de la fuerza que se aplique.
La segunda ley de la termodinámica.
La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema aislado nunca puede disminuir. En otras palabras, es imposible crear orden en un sistema cerrado (al menos no sin utilizar energía externa).
Así, una taza de té caliente siempre se enfriará hasta alcanzar la temperatura ambiente, ya que su entropía aumenta (las moléculas que la componen se alejan). Lo mismo ocurre con el agua líquida que se convierte en hielo o vapor; el hielo se funde en agua y el vapor se condensa en líquido. Estos procesos son irreversibles y se producen de forma natural debido a la segunda ley de la termodinámica.
La relación entre entropía y desorden.
La entropía es una medida del desorden. También puede considerarse como el número de formas en que puede distribuirse la energía en un sistema, o el número de estados diferentes en que puede encontrarse un sistema.
Pensemos en un vaso de agua. Las moléculas están distribuidas uniformemente por todo el líquido (lo que consideraríamos un estado ordenado), y no hay forma de saber si una molécula está más cerca que otra porque todas están igualmente alejadas de nosotros (y entre sí). Sin embargo, si lo agitamos, algunas moléculas chocarán con otras y se desplazarán hasta que se asienten de nuevo en sus posiciones originales (esto representaría un comportamiento desordenado).
En un sistema cerrado, la entropía siempre aumentará.
En conclusión, podemos decir que la entropía siempre aumenta en un sistema cerrado. Esto se debe a que la energía de un sistema se convertirá en calor y radiación y dejará de estar disponible para realizar trabajo. Sin embargo, te habrás dado cuenta de que cada vez que realizas un trabajo en un sistema, éste disminuye su entropía temporalmente. En otras palabras:
¡Pero no te preocupes! ¡También hay buenas noticias! Puedes reducir la entropía haciendo trabajo en un sistema siempre que haya suficiente energía para realizar el trabajo. La entropía siempre aumentará para cualquier cantidad de energía total disponible en tu entorno; sin embargo, si utilizas esta energía de forma inteligente realizando tareas útiles como cocinar alimentos o calentar agua para el baño (¡o incluso simplemente encender las luces!), experimentarás una disminución general de la entropía global con el tiempo.
Conclusión
Podemos concluir que la entropía es una medida del desorden en un sistema. Esto significa que a medida que un sistema se vuelve más ordenado, su entropía disminuye y viceversa. La relación entre el orden y el caos es uno de los conceptos más importantes de la ciencia porque explica por qué algunas cosas ocurren y otras no. Como hemos visto antes, la energía tiende a fluir de los objetos calientes a los fríos porque tienen diferentes niveles de orden. Cuando esto ocurre con el tiempo (como cuando se vierte agua en el té), ¡ambos sistemas terminan con menos entropía que antes!
