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Nov

15

Como sistema cerrado.la Entriopia del Universo crece

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (2)

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                                       Resultado de imagen de La Entropía del UniversoResultado de imagen de La Entropía del Universo

Variación de entropía del universo

Desde el punto de vista de la Termodinámica, el universo es el conjunto constituido por un sistema y sus alrededores. Es, por tanto, un sistema aislado (no hay nada fuera de él). De la misma manera en que se puede calcular la variación de entropía de un sistema termodinámico entre dos estados, puede calcularse la variación de entropía de sus alrededores (todo lo que ha interaccionado con nuestro sistema). La suma de ambas magnitudes se denomina variación de entropía del universo.

Como el universo es un sistema aislado, utilizando el teorema de Clausius se tiene que, para el universo:

 

Donde el signo igual es aplicable para una transformación reversible y el signo menor que cuando dicha transformación es irreversible. A continuación se analiza cada caso por separado. En todo proceso irreversible, la entropía del universo aumenta. “Los sistemas aislados al evolucionar, tienden a desordenarse, nunca a ordenarse”. La entropía entropía mide el grado de desorden o de orden del sistema y depende únicamente de los estados inicial y final de dicho sistema. En todo proceso irreversible, la entropía del universo aumenta. “Los sistemas aislados al evolucionar, tienden a desordenarse, nunca a ordenarse”. La entropía entropía mide el grado de desorden o de orden del sistema y depende únicamente de los estados inicial y final de dicho sistema.

En el siguiente diagrama p – V se ha representado un ciclo irreversible

 

Variación de entropía del universoEntropía. Aplicación a procesos irreversibles

Está constituido por dos transformaciones: la AB (representada en verde en la figura), que es irreversible, y la BA (en rojo) que es reversible. Como el ciclo en su conjunto es irreversible, debemos aplicar el teorema de Clausius con el signo menor:

 

La integral de línea que aparece en la ecuación anterior puede ser descompuesta en la suma de las integrales evaluadas en cada etapa del ciclo, quedando:

 

Así

 

PPT - Entropía para un proceso irreversible PowerPoint Presentation, free download - ID:6938619

 

En todo proceso irreversible, la entropía del universo aumenta. “Los sistemas aislados al evolucionar, tienden a desordenarse, nunca a ordenarse”. La entropía entropía mide el grado de desorden o de orden del sistema y depende únicamente de los estados inicial y final de dicho sistema.

                            eXe

 

Ya que la integral evaluada a lo largo del tramo reversible es precisamente la variación de entropía entre los estados B y A. Por tanto,

 

 

Expresión conocida como desigualdad de Clausius.

 

El significado físico de esta ecuación es que la variación de entropía entre dos estados cualesquiera será siempre mayor que la integral del calor intercambiado irreversiblemente entre los dos estados partido por la temperatura.

Como aplicación de esta expresión, la variación de entropía en la expansión libre de Joule ha de ser mayor que cero (como efectivamente lo es) ya que el calor intercambiado en esta transformación irreversible es cero.

Como el universo es un sistema aislado, cuando en el universo se produce una transformación cualquiera AB irreversible el calor intercambiado es cero, por lo que:

 

 

Es decir, la entropía del universo siempre crece para cualquier transformación irreversible que se produzca.

Entropía - Concepto, ejemplos y entropía negativa

Cuando en el universo tiene lugar una transformación reversible, debemos tomar el signo igual:

 

Agrupando ambos resultados:

 

 

Esta afirmación constituye un nuevo enunciado del Segundo Principio:

La entropía es una función de estado que, evaluada para todo el universo, aumenta en una transformación irreversible y permanece constante en una transformación reversible.

 

Entropía | Fisica Termodinamica y de Fluidos

La entropía nos lleva al desorden

En física se habla de entropía (usualmente simbolizada con la letra S) para referirnos al grado de equilibrio de un sistema termodinámico, o más bien, a su nivel de tendencia al desorden (variación de entropía). Cuando se produce una variación de entropía positiva, los componentes de un sistema pasan a un estado de mayor desorden que cuando se produce una entropía negativa.

La entropía es un concepto clave para la Segunda Ley de la termodinámica, que establece que “la cantidad de entropía en el universo tiende a incrementarse en el tiempo”. O lo que es igual: dado un período de tiempo suficiente, los sistemas tenderán al desorden. Ese potencial de desorden será mayor en la medida en que más próximo al equilibrio se halle el sistema. A mayor equilibrio, mayor entropía.

También puede decirse que la entropía es el cálculo de la energía interna de un sistema que no es útil para realizar un trabajo, pero que existe y se acumula en un sistema determinado. Es decir, la energía excedente, desechable.

 

Density fisica espacio GIF en GIFER - de Shaktikinos

 

Cuando un sistema pasa de un estado inicial a uno secundario, en un proceso isotérmico (de igual temperatura), la variación de entropía (S2 – S1 ) será igual a la cantidad de calor que intercambie el sistema con el medio ambiente ,(Q1→ Q2 ), dividido por su temperatura. Esto se expresa según la siguiente ecuación:

S2 – S1  = (Q1→ Q2)/ T

Esto demuestra que solo se pueden calcular las variaciones de entropía en un sistema y no valores absolutos. El único punto en donde la entropía es nula es en el cero absoluto (0 K o -273,16 °C).

A todo esto:

 

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Teoría del caos es la denominación popular de la rama de las matemáticas, la física y otras ciencias que trata ciertos tipos de sistemas dinámicos muy sensibles a las variaciones en las condiciones iniciales. Pequeñas variaciones en dichas condiciones iniciales pueden implicar grandes diferencias en el comportamiento futuro, imposibilitando la predicción a largo plazo. Esto sucede aunque estos sistemas son en rigor determinísticos, es decir; su comportamiento puede ser completamente determinado conociendo sus condiciones iniciales.

La Fuente está en un trabajo sobre Termodinámica

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Esta entrada fue publicada el miércoles, 15 de noviembre de 2023 a las 6:03 y está clasificada bajo: Física. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    emilio silvera
    el 18 de noviembre del 2023 a las 15:02

    Todo tiene un principio y un final, y, nuestro universo (supongo), no será una excepción, ya que, como decía el pensador: “… Con el paso de los Eones, hasta la misma muerte tendrá que morir”. Es una ley universal de que nada perdura para siempre, que la Eternidad no existe, que todo “muere” para que algo comience de nuevo a “vivir”.

    Así, descubrimos que en todos los sistemas cerrados, la Entropía aumenta, el caos crece, y, llega un momento en el que nada se mueve, todo queda paralizado y sin animación (o sin vida si de un Ser vivo estamos hablando).

    Claro que, existe esa rara facultad de la Naturaleza para contrarrestar dicha vorágine de destrucción, y, si nos fijamos, cuando muere una estrella e invade una inmensa región con sus residuos, formando una inmensa Nebulosa, con el paso del tiempo y la ayuda de anomalías gravitatorias, se forman grumos de materia que giran más y más, atraen más y más materia y el centro se concentra tanto que, los protones se junta hasta fusionarse… ¡Ha nacido una nueva estrella!

    Ese “truco” de la Naturaleza crea Entropía Negativa, es decir, entropía que no destruye sino que construye y hace de la “viejo” algo nuevo.

    De la misma manera (podríamos decir), nosotros de manera individual, somos también sistemas cerrados que nos vemos abocados a soportar (con el paso del Tiempo), los traumáticos síntomas de la entropía, y, nuestros cuerpos se vuelven viejos y llegan a la muerte sin remedio. Claro que, tenemos esa forma de evitar que la maldita muerte se salga con la suya, y, como las estrellas, nosotros también hemos sabido buscar la manera de perpetuar la especie, y, tenemos descendencia que sigue nuestros pasos y continúa nuestra labor, de esa manera, pudimos llegar tan lejos.

    La Entropía es uno de los “elementos” que nacieron con el “Big Bang”, el otro es el Universo que pudo expandirse gracias al tercero que es El Tiempo.

    Hace algunos cientos de años, nosotros los humanos, sino por una u otra causa, sólo vivíamos unos 30 años. Hoy la media es de 80 años, y, en el futuro no demasiado lejano se alcanzará (y superara la barrera) los 100 años.

    ¿Quién puede negar que dentro de 500 años no tengamos una vida tan larga como de 250/300 años. La verdad es que se me ocurren otras ideas pero… Son tan atrevidas que prefiero dejarlas quietecitas dentro de mi Mente que las fraguó.

    Responder
    • 1.1
      Emilio Silvera
      el 19 de noviembre del 2023 a las 16:39

      Si las leyes del Universo no fuesen las mismas en todas sus regiones (por alejadas que se puedan encontrar)… ¿Qué clase de Universo sería ese?

      ¿Como concebir que las leyes fundamentales fuesen distintas en cada galaxia? Eso sería un Universo chapuza, sin sentido, un caos.

      Todas las galaxias y los objetos que contienen, los cambios de fases que se producen en sus estrellas y demás elementos allí presentes, funcionan bajo el influjo de las cuatro leyes fundamentales y de las constantes universales que conocemos como: la velocidad de la luz en el vacío, la carga del electrón o la masa del protón, la constante de estructura fina, la de Planck…

      Precisamente por eso, todas las estrellas de cualquier galaxia (chica o grande), ha nacido y muere de la misma manera.

      También, hay que pensar que la Vida que ha surgido aquí en nuestro planeta, habiendo muchos mundos con las mismas condiciones que el nuestro y alumbrados por estrellas como el Sol que, sólo en nuestra Vía Láctea, alcanzan la cifra de 30.000 millones, tendrán el mismo recorrido que tuvimos en la Tierra y, la vida habrá surgido en ellos de manera parecida a como lo hizo aquí.

      Lástima que el Universo tenga esas distancias sobre-humanas, inalcanzables para nosotros. La estrella más cercana se encuentra a 4.2 años luz del Sol (Próxima Centauro), y, con nuestras naves que viajan a 60.000 Km/h. tardaríamos algunas decenas de miles de años en llegar, y, suponiendo que tuviéramos una nave capaz de hacer tal viaje durante muchas generaciones, los que llegaran a Próxima Centauro, seguramente habrían mutado por el camino al viajar ingrávidos.

      Esa sería una de las consecuencias de emprender un viaje para el que no estamos preparados (por el momento), ya que, ni viajar a Marte podemos.

      ¿Por qué es así? Se preguntaran algunos. Por mi parte creo que es así porque la Naturaleza es sabia, y, lo ha dispuesto de manera que no podamos interferir en otras civilizaciones, o, que ellas lo hagan en la nuestra. Al menos hasta que llegue el momento en el que, por ambas partes, estemos preparado para ello.

      Simplemente tenemos que mirar al pasado y ver lo que pasó cuando los pueblos más adelantados fueron a esos otros que estaban aún evolucionando.

      Bueno, resumiendo, el Universo “sabe” lo que hace, y, Si en el futuro tenemos que encontrarnos con otros seres… ¡Lo facilitará!

      Por supuesto, cuando estemos preparados.

      Responder
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