domingo, 17 de octubre de 2010

La Termodinámica de Nuestra Vida

No cabe duda de que la ciencia ha sufrido grandes cambios en nuestra historia. Hemos descubierto tantas cosas e intuimos tantas otras, teorizamos sobre posibilidades, damos por hecho leyes que adaptamos con el paso del tiempo, descubrimos cosas nuevas cada día que amplían nuestros conocimientos o los niegan rotundamente, en definitiva evolucionamos y todo está sujeto a dudas. Todo excepto la Termodinámica.


Termodinámica viene del griego “termo” que significa “calor” y “dinámico” que significa “fuerza” y describe cómo los sistemas macroscópicos responden a los cambios en su entorno. Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor. En esencia, estudia la circulación de la energía y cómo ésta infunde movimiento a partir de la temperatura, presión y volumen e incluye una magnitud llamada Entropía, que mide el orden y el estado dinámico de los sistemas.

Desde que la descubrimos la venimos aplicando a una amplia variedad de temas de ciencia e ingeniería, como motores, transiciones de fase, reacciones químicas, e incluso a los agujeros negros. Los resultados de la termodinámica son esenciales para la química, la física y la ingeniería, en definitiva, toda nuestra tecnología se basa en sus 3 leyes.


1ª Ley de la Termodinámica:

Es el principio de conservación de la energía y se define como: La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Viéndola desde mi punto de vista de amante de la Astrofísica significa que, toda la energía que contiene el Universo siempre es la misma y simplemente se va transformando. Lo que antes formaba parte de una estrella, ahora forma parte de nosotros y de cuanto nos rodea.

2ª Ley de la Termodinámica:

Esta ley indica la dirección en la que deben darse los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen o que un vaso que cae al suelo y se rompa en mil pedazos, pueda volver a unirse lanzando de nuevo los pedazos al aire) y se define como: En un sistema aislado la entropía nunca disminuye o su valor siempre es mayor que cero -Entropía es el grado de desorden de un sistema-.


3ª Ley de la Termodinámica:

Esta ley viene a decir que si llevamos un proceso al cero absoluto (cosa imposible) su entropía sería cero. Es tanto como decir que los sistemas cuanto más fríos son, más ordenados. Un gas tiene las moléculas sueltas, chocando unas con otras. Un líquido tiene las moléculas más juntas y menos libres y un sólido –un cristal por ejemplo- tiene las moléculas tan juntas y apretadas que apenas tiene entropía.



Basándonos en estas 3 leyes hemos creado nuestra civilización tecnológica. Nuestros medios de transporte, los edificios en los que vivimos, los puentes, los ordenadores, las sondas que enviamos a otros planetas, las máquinas, las fábricas, el aire acondicionado, las reacciones químicas de nuestros fármacos, la calefacción, e incluso al cocinar nuestra comida aplicamos estas leyes.

Y cabe decir que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por las ciencias.

15 comentarios:

  1. Hola Pablo, la he excluído porque hubiera liado al personal y porque se postuló después de las 3 primeras. Aunque bien pensado habría bastado con decir que los termómetros se basan en ella :)

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  2. Sabes que con este post, me has llegado... jejejeje...

    La termodinámica, en física, siempre la comparo a la evolución en biología. Es una ley (bueno, para ser exactos una serie de leyes) sencillas, y que explican mucho. Ya Richard Dawkins, define que, "el poder de una teoría = lo que explica/lo que necesita suponer para poder explicarse", y en este caso, el poder de las leyes de la física es inmenso.

    De momento, como bien sabemos ambos, ya ha logrado explicar cosas tan complejas, como la omnipresencia del número PHI, o la teoría de la Gravedad (que ya sabes se puede explicar a partir de las leyes de la termodinámica). Y explica, no solo los procesos termodinámicos del universo, sino también podríamos explicar, por ejemplo, la evolución humana (Jeremy Riffkin explica esto a lo largo de un capítulo en su libro "la economía del hidrógeno".

    Sabes que tengo la impresión de que las leyes de la termodinámica, si no la constituye totalmente, estará en el epicentro de la teoría del todo. Y si no, al tiempo.

    Un saludo.

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  3. Por cierto, como ya supondrías, en su momento también escribí sobre el tema, aunque con un enfoque totalmente diferente.

    [ The Dark Brain Factory - La Termodinámica y sus Consecuencias ]

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  4. Ya lo he leído Enrique ¡muy bueno! a mí también me toca zonas sensibles la termo, describe tan bien el universo y es tan sencilla, que a veces me pregunto si no nos complicamos nosotros mismos. Un día de estos tenemos que hablar de la teoría M XD Un abrazo!

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  5. Gracias. La verdad es que ese post lo escribí para intentar explicarle a una amiga, que sabe tanto de física como yo de sexar pollos, las leyes de la termodinámica. Y la verdad es que lo pilló muy bien. Y eso que en principio los conceptos (sobre todo el de entropia) no parecen sencillos.

    Como informático, analista programador, te confirmo que nos complicamos la vida de las formas más estúpidas que te puedas imaginar.

    Sobre lo de la teoría M, cuando quieras. Creo que tienes suficientes medio para contactar conmigo cuando lo desees. ¡¡¡Y me encanta hablar de estos temas!!!.

    Un saludo.

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  6. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  7. ¡Hola señorita Caballero, gracias por su blog y sus artículos! Vaya que he tenido un lío para escribir aquí, casi no puedo, con lo de la cuenta de Google.

    Disculpe que la vaya a molestar con estas dudas: “en definitiva evolucionamos y todo está sujeto a dudas. Todo excepto la Termodinámica”. Esto me ha gustado mucho, sin embargo no me cuadra con esto que encontré en la Wikipedia: “Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. El demonio de Maxwell ejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica” ¿Si esto es cierto, entonces tendríamos que decir como Descartes: “De lo único que no se debe dudar es de la duda”?

    Por favor no me vaya a malinterpretar, no vaya a creer que soy de esos postmodernistas que dicen que la ciencia es un mito más. Simplemente en mi limitada inteligencia, he concluido que lo menos dudoso es la ciencia.

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  8. No te malinterpreto Yunni, bienvenido!! Es que en el fondo tiene razón, la termo es para sistemas macroscópicos por eso define tan bien el universo como un sistema aislado en el que la energía siempre es la misma y se va transformando. Define la masa, las tendencias del universo a generar entropía, la dirección en la que ocurren los cambios, el comportamiento de la energía en según qué estado.
    Bien es cierto que a nivel microscópico no funciona igual, pero es que eso no sólo ocurre con la termo, ocurre con casi todo. Desde luego, la termodinámica aplicada a lo grande es irrefutable. Nuestra tecnología se basa en ella y miremos donde miremos está actuando.

    Me alegro de verte! Un abrazo

    Por cierto, mucha gente me ha dicho lo mismo, que les cuesta dejar un comentario por cuestiones de registro y al final no lo dejan.

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  9. Enrique, analista programador :) sois de una pasta especial por cómo véis las cosas XDDDD Será interesante lo de la teoría M :)

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  10. @Zenda

    "Sois de una pasta especial"... ¿es por eso que la mayor parte de la gente piensa que somos unos frikis? :P

    @Yunni

    Como bien ha comentado Zenda, las propiedades del mundo microscópico no tienen nada que ver con las del mundo macroscopico. A mi me gusta más, personalmente, como ejemplo de esto, el gato de Schrödinger [ver]. Esto se debe, principalmente, al que quizá sea uno de los principios más sorprendentes de la ciencia: el principio de incertidumbre de Heisenberg.

    También comentas algo importante y es que, como bien pones "principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas". De echo, la física actual habla en función de probabilidades estadísticas. Esto se debe a la "Dependencia sensitiva de las condicones iniciales", enunciada por Eduard N. Lorenz en 1963, y ejemplificada en el archiconocido "efecto mariposa". La termodinámica no es una excepción.

    Espero haber completado un poco la respuesta de Zenda.

    Y te lo confirmo: “De lo único que no se debe dudar es de la duda”.

    Un saludo a todos.

    Pd: Pues yo nunca he tenido problemas para publicar.

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  11. ¡Gracias, señorita Zenda y señor Carrera, me han aclarado muchas dudas!

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  12. esta muy buena tu explicacion sobre las leyes de la termodinamica

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  13. muy interesante el texto y los comentarios. asi como a muchos lectores aclare muchas dudas un saludo a todos los participantes....

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  14. ME PODRIAN EXPLICAR EL ESQUEMA QUE no entiendO!! NO SE VE GRACIAS

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