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SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

La entropía es como el calor: está definida en términos de un cambio de estado, no un estado como tal. Supongamos que un fluido en algún estado inicial cambia a un nuevo estado. Entonces la diferencia de entropía entre los dos estados es el cambio total en la cantidad «calor dividido entre temperatura».

En símbolos, para un pequeño paso a lo largo de un camino entre los dos estados, la entropía S está relacionada con el calor Q y la temperatura T por la ecuación diferencial dS = dQ/T. El cambio en la entropía es el cambio en el calor por unidad de temperatura. Un cambio grande de estado puede representarse como una serie de pequeños, de modo que sumamos todos estos cambios pequeños en la entropía para obtener el cambio total de entropía.

El cálculo nos dice que el modo de hacer esto es usar una integral. Una vez definida la entropía, la segunda ley de la termodinámica es muy simple. Afirma que en cualquier proceso termodinámico físicamente factible, la entropía de un sistema aislado debe siempre aumentar. En símbolos, dS ≥ 0.

Por ejemplo, supongamos que dividimos una habitación con una mampara móvil, ponemos oxígeno en un lado de la mampara y nitrógeno en el otro. Cada gas tiene una entropía concreta, relacionada con algún estado de referencia inicial. Ahora eliminamos la mampara, permitiendo a los dos mezclarse. El sistema combinado también tiene una entropía concreta, relacionada con los mismos estados de referencia iniciales. Y la entropía del sistema combinado es siempre mayor que la suma de las entropías de los dos gases por separado.


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