ENTROPÍA

El funcionamiento de una maquina puede asimilarse al de un ser vivo, entendido éste como un sistema abierto. Un sistema abierto es aquel en el que existe un intercambio con el medio que lo rodea, ya sea de masa o energía. Para que pueda funcionar hay que suministrarle energía y permitirle que expulse las sustancias de desecho, producto estas del proceso de degradación del combustible (o la comúnmente llamada combustión) en productos de combustión.

Este proceso es similar a la alimentación en los seres vivos, en donde el alimento es el equivalente al combustible y el excremento y la orina a los productos de combustión.La digestión del alimento reduce los carbohidratos a azucares que una vez llegan a la células allí son oxidadas por el oxígeno que transporta la sangre. El resultado de esta oxidación, al igual que la combustión es la obtención de energía. Mediante dicho proceso se logra transformar la compleja estructura química de los alimentos en unas más sencillas que forman los desechos, por lo que se dice que existe en el proceso de combustión, o de aprovechamiento de su energía, una degradación. Esto explica el aumento de entropía universal pero no local o del ente en sí. Ya que se aumenta la complejidad del sistema pero no supone un desorden en su estructura, como habría de esperarse, sino que el desorden comienza a incrementarse en sus alrededores.

Pero en realidad, ¿qué es la entropía? Siempre se ha tomado a la entropía como un "peaje" o "impuesto" que la naturaleza cobra por el uso de la energía. Este término aunque nos dan una vaga idea de lo que es el concepto de la entropía no la definen con claridad. Es más este concepto es uno de los más complicados de explicar en la física ya que es bastante abstracto. Este hecho unido a la pobre explicación que dan de él los libros de termodinámica lo hacen ser uno de los arcanos más sagrados de los estudiantes que los utilizan sin entender el significado que encierran. (Aunque esto sucede con muchos de los conceptos básicos de la termodinámica es más patente en éste en especial).

El concepto de entropía surge en el siglo XVII, en los inicios de la revolución industrial, cuando la generación de vapor para las maquinas movidas por este gas comenzó a interesar a los primeros ingenieros (nuestros precursores). En este tiempo las ciencias térmicas estaban aún en pañales, no había teóricos sino toda una gran cantidad de personas trabajando de manera empírica. La teoría llegaría unos años más tarde, producto precisamente de este trabajo.

El término entropía fue acuñado por el físico alemán Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822-1888) como un concepto derivado de la segunda ley de la termodinámica propuesta por él mismo. A continuación veremos la motivación que tuvo el alemán para adaptar semejante nombre:

"[...]puesto que soy de la opinión de que los nombres de cantidades de este tipo -tan importantes para la ciencia- deben ser extraídos de lenguajes antiguos con el fin de introducirlos sin modificaciones en los lenguajes modernos, propongo [...] el nombre de entropía [...] partiendo de la palabra griega e tropé que significa transformación. Intencionalmente he formado el término entropía de manera tal de hacerlo lo más parecido al término energía: en efecto ambas cantidades [...] están estrechamente ligadas desde el punto de vista físico que me parece útil cierta analogía también en sus nombres."

Este párrafo nos ilustra muy bien acerca de la intención del autor al nombrar su concepto, a la vez que está dando unas luces acerca del significado del mismo. A primera vista sale el término transformación y más adelante el de energía. El primero como significado directo y literal del vocablo griego (relación etimológica) y el segundo como analogía entre los sonidos (relación fonética). Como conclusión inicial y primera aproximación de una interpretación al significado podemos decir que la entropía es una cantidad involucrada en la transformación de la energía. ¿Pero de qué forma?

Dentro de la termodinámica, como ciencia que trata del manejo de las cantidades de energía involucradas en un proceso (estudio cuantitativo) más no del modo en que se realizan tales transformaciones (estudio cualitativo), existen tres leyes que cumplen con este cometido. La primera dice: "la energía del universo es siempre constante"(2); la segunda, "la entropía del universo siempre está aumentando"(2) y la tercera: "Es imposible realizar un proceso, sin importar que tan idealizado sea, que reduzca la temperatura de un sistema hasta el cero absoluto mediante un numero finito de operaciones"(3). La segunda ley como vemos aquí es donde se involucra el concepto que nos atañe en este momento.

Dicha ley es la que indica el sentido en el cual se realiza un proceso en el cual existe una transformación de energía. Nos indica el sentido en el que se mueve la energía dentro del mismo. Así se puede entender el significado que encierra la palabra entropía, proveniente éste de su origen griego.

Para concluir y como una explicación más acertada, podemos decir que entropía es la cantidad de energía por unidad de temperatura absoluta que se emplea en transformar la energía de una forma a otra por medio de un proceso. Esta energía generalmente se disipa al medio en forma de calor; pero este calor no se puede aprovechar debido a que es una forma de energía desordenada, de desecho. Al igual que el calor generado en la fricción. El aumento de energía de rechazo, generalmente en forma de calor, conlleva a un fenómeno denominado contaminación térmica. Entendiendo la contaminación como un aumento en el nivel normal (tolerable) de una sustancia en un medio determinado. Como este calor no puede ser aprovechado sino que se va acumulando lentamente en el ambiente, la única función que realiza es la de la elevación constante de la temperatura, ayudando al calentamiento global.