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Segunda Ley de la Termodinámica: Desorden y la flecha del tiempo.
 
por Ana 15 de Mayo de 2003
 
Ana: Interesada en los paralelismos entre la espiritualidad y la física, acerca lo científico al mundo del día a día.
 
Sección 1 - Introducción.

 
La Termodinámica es la parte de la Física que estudia la energía. Plantea postulados universales conocidos como las Leyes Termodinámicas, que describen la transformación de la energía en los procesos naturales e industriales.

El primer principio de la Termodinámica es el más conocido y suele resumirse como: "La energía, ni se crea ni se destruye, sólo se transforma", por lo que también suele llamarse "principio de conservación de la energía".

Este primer principio niega la posibilidad de que se verifiquen procesos en los que no se conserva la energía, pero no impone ninguna restricción a su sentido, es decir, no nos da ninguna indicación de la "dirección" del proceso, a pesar de que la observación de fenómenos naturales nos dice que éstos se producen en un sentido determinado y no en el opuesto.

Esta falta de simetría en la dirección de evolución de los sistemas naturales es el objetivo del segundo principio.

Algunos ejemplos de procesos naturales que nunca ocurren en sentido inverso son los siguientes:

  • Los imanes pierden espontáneamente su magnetismo.
  • La leña se quema en la chimenea produciendo gases y energía térmica (calor).
  • El uranio se desintegra espontáneamente en torio emitiendo una partícula alfa.
  • Las personas envejecemos y las montañas se erosionan.

Todos estos procesos irreversibles, cambiando el sentido del tiempo, no se producen jamás espontáneamente.

Clausius se propuso, a mediados del siglo XIX, encontrar una magnitud que pudiera medir cuantitativamente la tendencia de los sistemas a realizar un determinado cambio y qué sentido se verifica. Así introdujo una magnitud llamada entropía, del griego que significa evolución, como una medida de la capacidad para que se realizase el cambio.

Como veremos más adelante, una consecuencia del segundo principio es que cualquier sistema aislado tiende a evolucionar hacia un estado de máxima entropía, en cuyo momento alcanza el equilibrio.

El segundo principio no dice nada respecto a la rapidez con la que se alcanza el equilibrio. Algunas reacciones químicas se producen en una millonésima de segundo y otras, como la conversión de diamante en grafito, tardan millones de años. Un cubo de hielo se funde en unos minutos, mientras que un clavo de hierro puede tardar años en oxidarse totalmente.

En resumen, cuando el segundo principio de la termodinámica niega la posibilidad de un proceso, lo hace rotundamente, pero cuando afirma que es posible, sólo indica que puede realizarse. Si se trata de segundos o siglos es otra cuestión.
 

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