La entropía

La entropía es un concepto fascinante, cuyas implicaciones y aplicaciones no se limitan al ámbito técnico y científico.

Así que no es muy dificil adivinar sobre que tratará la siguiente entrada, claro, es la entropia.

Empezaremos hablando un poco sobre ella y de su concepto.

  La palabra entropía se deriva del vocablo griego trope, que quiere decir transformación. La entropía es una función termodinámica que se designa por la letra S. El físico alemán Rudolph Clausius descubrió la función S en 1854 y la denominó contenido de la
transformación (Verwandlinginhalt)1. Posteriormente, en 18652, el mismo Clausius la renombró como entropía. Las conclusiones de Clausius se basaron en el estudio que hizo sobre el trabajo del ingeniero francés Sadi Carnot, quien en 1824 publicó : "La potencia
motriz del fuego", una investigación sobre los principios que regían la transformación de la energía térmica (calor) en energía mecánica (trabajo). De aquí el nombre que Clausius le dio a la función S.
La entropía es un concepto complejo, "sin ningún análogo físico sencillo". Al que sugieren que el concepto físico de la entropía puede formularse como:
          "La entropía es una propiedad intrínseca de la materia caracterizada
          porque su valor se incrementa al crecer la ineficacia de la energía total
          del sistema".
Afirmar que se trata de una propiedad intrínseca de la materia implica que su valor, depende únicamente de la naturaleza de la materia considerada, sin importar su posición externa o su movimiento con respecto a otros cuerpos.

Ahora la relacionaremos con la segunda ley de la termodinamica:

A semejanza de la temperatura que se introduce a partir de la Ley Cero de la
Termodinámica y la energía cuya definición se establece a partir de la Primera Ley, la definición de entropía se obtiene partiendo de la Segunda Ley.
La primera ley emplea la energía para identificar los cambios que pueden efectuarse (aquellos en los que la energía total del sistema más sus alrededores permanece constante).
La segunda ley se vale de la entropía para establecer cuales de estos cambios son naturales y espontáneos.

Se entiende por espontáneos aquellos procesos que están impulsados por una fuerza
directora, que es la que tiende a que el proceso tenga lugar. Así por ejemplo, un cuerpo caliente se enfría hasta alcanzar la temperatura de sus alrededores como consecuencia del diferencial finito de temperatura existente, pero no se calienta espontáneamente a expensas
de los alrededores; un gas se expande y llena el volumen disponible, producto de la diferencia de concentración del gas en el espacio, pero no se contrae espontáneamente.
Dichos procesos espontáneos no están equilibrados y son irreversibles (los procesos irreversibles son aquellos que una vez que han ocurrido, no pueden invertirse por si solos de modo espontáneo y regresar al sistema a su estado inicial).

La entropía, una propiedad termodinamica:

Para entender la entropía es necesario referirse a sus características como una magnitud termodinámica. La entropía es una propiedad extensiva, es decir, depende del tamaño o extensión del sistema. En el sistema internacional (SI) sus unidades son el kJ/K (a veces denominado UE); las unidades respectivas en el sistema inglés son el Btu/R. Otras
unidades empleadas son las cal/K, que algunos autores y  denominan unidad entrópica (ue) o gibbs.

Además,la entropía también es una función de estado, y como tal no se ve afectada por el tipo de proceso a través del cual se va de un estado 1 a un estado 2; se concluye entonces que su valor es independiente de la historia del sistema. Sin embargo, la integral de δQrev/T da el cambio de entropía solamente para procesos reversibles.
En el caso de procesos irreversibles, para el cálculo de ΔS se debe definir un camino reversible adecuado que tenga el mismo estado final que el proceso real.

Cuando ocurre un proceso espontáneo en un sistema aislado, la entropía alcanza un valor máximo en el equilibrio. En otras palabras, los procesos dejan de llevarse a cabo cuando el valor de la entropía es máximo. Por ejemplo, si dos partes de un sistema aislado están a diferentes temperaturas, el calor fluirá desde la parte caliente a la fría hasta que ambas temperaturas se igualen y la entropía del sistema alcance su valor máximo.

En el sentido termodinámico el universo es un sistema aislado, por tanto, la entropía del universo está creciendo continuamente, como ya se menciono anteriormente. De esto se sigue que, a diferencia de la energía, la entropía no es una propiedad conservativa. Por tanto, puede hablarse de entropía generada o creada durante un proceso. Dicha generación de entropía se debe por completo a la presencia de irreversibilidades en el proceso.

Sin embargo, cuando se calcula el cambio de entropía de un sistema el valor que se obtiene puede ser negativo, es decir, una disminución en la entropía del sistema.