Aclaración: en mi redacción original de esta pregunta, lamentablemente, no dejé en claro que estoy interesado en la interpretación de Boltzmann/Gibbs/estadística (BGS), en oposición a la interpretación de Carnot/Clausius/"clásica" (CCC ) interpretación. Sé que se supone que estas dos interpretaciones son equivalentes, en principio. Esta equivalencia es algo que solo puedo asumir con fe. Sea como fuere, por el bien de esta pregunta, me gustaría excluir la interpretación CCC por completo y restringir la discusión a la interpretación BGS exclusivamente. En particular, cuando escribo entropía , me refiero a la de Boltzmann.
Las discusiones de los libros de texto sobre la Segunda Ley de la Termodinámica (SLT) a menudo enfatizan que esta ley se aplica solo a "sistemas cerrados". O dicho de otro modo: si el sistema no está cerrado, su entropía puede disminuir.
El argumento se refina aún más de la siguiente manera. Suponer que es un sistema cerrado, y que y son subsistemas "disjuntos" de tal que . Entonces, por SLT,
...pero esto no descarta los casos en los que
En tal caso sería positivo y tal que preservando así la desigualdad en .
Mi pregunta es: ¿Cómo se verifica experimentalmente este aspecto particular de la teoría?
IOW, ¿es posible configurar un experimento real (en oposición a "Gedanken-") donde las tres cantidades en son medidos, y tales que, con los valores medidos, ambos y ¿sostener?
¿O es el argumento dado anteriormente simplemente una construcción puramente teórica (es decir, no verificable experimentalmente) para explicar por qué las reducciones aparentes en la entropía 1 no son necesariamente violaciones de SLT?
1 ...como en la formación de cristales ordenados a partir de una colección desordenada de moléculas en solución.
Más de un comentario extendido, pero aquí hay dos pensamientos:
1) No estoy seguro de estar completamente de acuerdo con la afirmación
Las discusiones de los libros de texto sobre la Segunda Ley de la Termodinámica (SLT) a menudo enfatizan que esta ley se aplica solo a "sistemas cerrados". O dicho de otro modo: si el sistema no está cerrado, su entropía puede disminuir.
De acuerdo, esto es correcto, por supuesto, pero es engañoso porque implica que no existe una regla comparable para los sistemas abiertos.
De hecho, cuando aplicamos la segunda ley de la termodinámica a un subsistema que puede intercambiar energía con un sistema mayor, obtenemos una generalización: la minimización de la energía libre, , o en el caso más general el gran potencial. Entonces, se puede afirmar en cambio que en un sistema que puede acercarse al equilibrio termodinámico, la energía libre disminuye. Esta regla es, hasta donde yo sé, universalmente válida, con la excepción de fluctuaciones raras y limitadas que se alejan del equilibrio que son insignificantes para un sistema suficientemente grande. Y la evidencia experimental es todo sistema descrito por la termodinámica.
2) Dicho esto, estoy completamente de acuerdo en que es razonable querer observar experimentalmente sistemas equilibrándose y verificar que su comportamiento satisface la mecánica estadística de manera más directa. En este sentido, te puede interesar un experimento reciente que estudia la termalización en un sistema cuántico aislado (1) . El objeto de estudio en este sistema es una forma de entropía ligeramente diferente a la de su , tanto porque es necesaria una generalización de esto para los sistemas cuánticos como debido a las limitaciones experimentales sobre lo que es directamente medible. Pero, no obstante, para esta entropía relacionada (conocida como la entropía Renyi de segundo orden), los autores pueden observar microscópica y directamente todos los subsistemas a medida que aumentan en entropía y se termalizan.
De los enlaces que proporcioné en los comentarios debajo de su pregunta, debería quedar claro que los "metros" de entropía no existen, los calcula a partir de otras variables medidas. Si esto no satisface sus requisitos para una medición experimental, entonces su conclusión de que las afirmaciones son solo teóricas está justificada.
Sin embargo, dicho esto, con vuestro criterio de medida experimental una gran parte de la física que ahora se considera experimental debería ser considerada sólo teórica, porque en muchos casos las variables y otras magnitudes físicas se miden de forma indirecta, se miden unas pocas variables. para lo cual tiene dispositivos de medición "directos" y usó estos valores para calcular el de su variable de interés. En la práctica física común eso también se considera una medida.
kjo
usuario83548
usuario83548