Hay un concepto crucial para química y la física.
Este explica porque los procesos físicos son de una manera y no de otra
por qué se derrite el hielo,
por qué la crema se propaga en el café,
por qué sale el aire de una llanta rota.
Se llama entropía, y es notoriamente difícil de entender.
La entropía se describe usualmente como una medida del desorden.
Esa es una representación conveniente, pero desafortunadamente es...
Por ejemplo, ¿qué es mas caótico
una vaso de hielo picado o un vaso de agua a temperatura ambiente?
La mayoría de las personas diríamos el hielo
pero realmente ese tiene menos entropía.
Hay otra manera de pensar en ello a través de la probabilidad.
Esto puede ser un poco difícil de entender pero tomate un momento para asimilarlo
y tendrás mejor entendiemiento sobre la entropia.
Piensa en dos pequeños cuerpos sólidos que están
comprendidos cada uno de 6 enlaces atómicos.
En ese modelo la energía en cada solido cuerpo denso está almacenada en un enlace.
Estos pueden verse como contenedores simples
que pueden sostener unidades invisibles de energía conocida como cuántica.
A más energía tiene el cuerpo sólido, mas caliente es.
Sucede que hay numerosas maneras de que la energía puede ser distrubuida
en los dos cuerpos sólidos
y aún haber la misma energía en cada uno.
Cada una de estas opciones se llama microestado.
Por 6 cuanticos de energia en en solido A y 2 en solido B
hay 9702 microestados.
Por supuesto, hay otras maneras que de organizar nuestras 8 energías
Por ejemplo, toda la energía puede estar en el sólido A y ninguna en el sólido B
o la mitad en el sólido A y mitad en el sólido B
Si asumimos que cada microestado es igualmente probable,
podemos ver que algunas configuraciones de la energía
tienen mas probabilidades de ocurrir que las otras.
Esto es debido a su mayor número de microestados.
La entropía es una medida de toda probabilidad de configuración de energía.
Lo que vemos es que la configuración de la energía
en la que la energía se dispersa entre los cuerpos sólidos
tiene la mayor entropía
Así que en terminos generales
la entropía puede ser vista como medida de esta propagación de la energía.
Baja entropia significa que la energía está concentrada.
La alta entropía significa energía esparcida.
Para ver porque la entropía es útil explicando procesos espontáneos,
como elementos calientes derritiendose,
necesitamos mirar el sistema dinámico en el que se mueve la energía.
En realidad, la energía no se queda quieta.
Ésta continua moviéndose entre enlaces vecinos.
Mientras las energía se mueve,
su configuración puede cambiar.
Por la distribución de los microestados,
hay un 21 % de posibilidad que el sistema esté mas tarde en la configuración
en el cual la expansión de la energía se maximiza.
hay un 13 % de posibilidad que esta vuelva a su punto inicial,
y un 8 % de posibilidad que A gane energía.
Nuevamente, vemos que con más formas cómo la que la energía se dispersa
y la entropía alta concentra energía,
esta energía tiende a dispersarse.
Es por esto que si pones un objeto caliente cerca a uno frio,
el frió se calentará y el caliente se derretirá.
Pero incluso en este ejemplo,
hay un 8 % de posibilidad que el objeto caliente se vuelva mas caliente.
¿Por qué pasa esto en la vida real?
Es por que tamaño del sistema.
Nuestros cuerpos sólidos hipotéticos solo tienen 6 enlaces cada uno.
Ampliemos los sólidos a 6000 enlaces y 8000 unidades de energía,
y empecemos nuevamente el sistema con tres cuartos de la energía en A
y un cuarto de la energía en B
Ahora encontramos que la probabilidad de que A adquiera más energía espontáneamente
es un numero pequeño.
Objetos conocidos que usamos diariamente, tienen más partículas que este.
La probabilidad de que un objeto caliente se vuelva más caliente
es absurdamente pequeña
simplemente nunca sucede.
El hielo se derrite,
la crema se mezcla
y las llantas se desinflan
porque estos estados tiene mas energía dispersa que los originales.
No hay una fuerza misteriosa empujando los sistemas a mayor entropía.
Es solo que la mayor entropía es estadisticamente más probable
Es por esto que la entropía has sido llamada flecha del tiempo.
Si la energía tiene la oportunidad de esparcirse, lo hará.