Entropía

Un vaso de whisky

 

Estamos tomando un vaso con licor, un whisky, por ejemplo y aunque el hielo se funde cuando recibe calor de este fluido, el licor, el hielo no se calienta mientras siga conservando su estado sólido. Un flujo de calor transforma el hielo en agua a una temperatura constante, mientras el hielo se está convirtiendo en agua, la entropía del agua está aumentando. De esta manera el agua es un estado de entropía más alta que el hielo, sucede en comparación con todos los líquidos y sólidos. El líquido es más caótico que el sólido, por ello, donde haya más desorden quiere decir que hay una mayor cantidad de entropía. Es por esto que las moléculas del hielo poseen una estructura simétrica, así las moléculas se organizan de modo que se reduce al mínimo su energíapotencial, por su parte el agua al ser un líquido sus moléculas no se organizan simétricamente y no reducen su energía potencial si no que por el contrario la aumentan.

 

Cuando el hielo se funde se convierte en agua, un estado de mayor entropía, pero antes de transformarse en agua el hielo debe usar más energía, por lo tanto necesita extraer energía del resto del universo, pero si esa energía fluye del resto del universo al hielo, se reduce la entropía del universo, la entropía entonces del universo disminuye en la cantidad de la energía que fluye dividida entre la temperatura y como a la naturaleza le gusta aumentar la entropía, en este caso del hielo y el resto del universo.Si la temperatura fuera muy baja, fundir el hielo implicaría una reducción significativa de la entropía del universo y si la temperatura fuera muy alta, la entropía del conjunto aumentaría cuando el hielo se funda, es por eso que el hielo nunca se derrite a temperaturas muy bajas y el hielo no existe a temperaturas altas.

 

Existe entonces una temperatura intermedia que no favorece al hielo ni al agua, es la única temperatura a la que el hielo y el agua pueden mantener su estado juntos, así entonces la magnitud que la naturaleza intenta maximizar no es solo la entropía del hielo, vendría dada por una temperatura y la entropía menos la energía dividida por la temperatura del hielo. A medida que la energía de cualquier muestra menos la temperatura multiplicada por la entropía disminuye, la entropía de todo el universo aumenta. Esta expresión F=E-TS representa la energía libre. Cada partícula de materia trata de que su energía libre se disminuya al mínimo y esto es lo que hace que la entropía de la naturaleza aumente. De modo que tanto en un vaso de whisky con hielo como en cualquier espacio del universo la materia se dirige del orden al desorden.