Estoy muy confundido con lo siguiente:
Consideraría un tornillo perfecto para tener baja entropía. Su superficie casi no tiene fricción porque la disposición de las moléculas está perfectamente ordenada y construida.
Este tornillo se puede utilizar para convertir un tipo de energía en otro sin perder mucha energía térmica. La entropía más baja hace que las conversiones de energía sean más perfectas, de una forma a otra en lugar de crear muchas formas de energía nuevas.
Sin embargo, se necesitó una gran cantidad de energía para crear este tornillo perfecto. Lo mismo puede decirse de una vela perfecta, de una rueda dentada perfecta...
Uno casi diría que se está conservando algo con la energía necesaria para crear orden en el universo desordenado y las máquinas de conversión de energía altamente eficientes creadas a partir de estos objetos.
¿Esta relación tiene un nombre? ¿Y es incluso una afirmación cierta que se necesita mucha energía para crear estos objetos de baja entropía? A veces escucho que crear cosas de baja entropía es fácil: simplemente baje la temperatura. Pero no veo cómo eso es posible sin tomar energía de algún otro lugar para domesticar todos los movimientos brownianos aleatorios en algo que se comporte estadísticamente de cierta manera con un mínimo de variación.
Y, ¿existe una relación entre la mínima entropía y la máxima conversión de las formas de energía?
Por lo general, porque eso es lo que establece la segunda ley de la termodinámica. La entropía siempre debe aumentar. Dado que las cosas que crean baja entropía violan esta ley, esto significa que se necesitó mucha energía para hacer estos objetos de baja entropía. Por supuesto, la entropía puede caer mientras la entropía del universo siga aumentando. Bueno, no estoy muy seguro, pero la entropía mínima significa que realmente no puedes convertir la energía de una forma a otra. Tiene que haber un cambio de entropía. No es solo tener baja entropía. Esa baja entropía debe entonces comenzar a aumentar a una alta entropía para que se produzca la conversión de formas de energía. Esto se debe a que si la entropía es baja en todas partes, esa entropía baja será la nueva entropía alta y en algún lugar habrá una entropía más baja.
Mi sensación es que la energía y la entropía son una especie de juego de trileros constante. El gasto de energía implica un aumento de la entropía.
Creo que una buena herramienta para entender la segunda ley es la flecha del tiempo. Con el que quizás ya estés familiarizado. Un vaso cae y se hace añicos en el suelo. Los fragmentos de vidrio y cualquier contenido cambian de una forma ordenada comprimida a una forma dispersa. A nivel molecular, con la ruptura de los enlaces moleculares se produce una pérdida de calor.
Este proceso demuestra que la flecha del tiempo es una calle de un solo sentido en relación con el aumento de la entropía porque, si bien un vaso puede caer y romperse en el suelo, no se reformará de manera realista y espontánea sobre la mesa de la que cayó. La rotura del vidrio demuestra la flecha, o dirección, del tiempo. Solo avanza, ya que el evento es un proceso irreversible. Puede limpiar el desorden y reemplazar el vidrio. O puede pegar las piezas si el vidrio se vuelve a unir o puede derretir y reciclar el vidrio roto, pero la caída y la ruptura no se revierten en la medida en que los efectos se revierten a través de un mayor gasto de energía y entropía.
Lo mismo es cierto cuando se queman calorías para mantenerlo, o se quema gasolina en un automóvil. Tanto usted como el automóvil son sistemas abiertos. Puede reemplazar sus calorías quemadas con alimentos y puede poner combustible mineral en el tanque de gasolina de un automóvil. El combustible quemado comienza como energía potencial concentrada y, tras la conversión, lo que permite que el automóvil funcione, parte del combustible se dispersa en forma de vapor. De nuevo un proceso irreversible demostrando la flecha del tiempo.
Volviendo al vaso de agua roto, ¿de dónde vino el vaso en primer lugar? El combustible se quema para derretir la arena y convertirla en vidrio. Gasto de energía, flecha del tiempo y entropía.
La entropía es desorden, pero no necesariamente según la definición habitual de ese término. Es la pérdida de calor y la disminución de la energía potencial. Nadie ni nada podría funcionar sin él.
Tú y yo, la tierra y toda la vida somos materia estelar famosa. Lo que quiere decir que existimos porque las estrellas envejecieron y murieron, consumiéndose a sí mismas y perdiendo su formidable potencial calorífico. Eso es entropía a escala estelar, pérdida de calor y un proceso irreversible. Pero prefiero vivir en la tierra que en la superficie del sol.
La flecha del tiempo se puede aplicar a muchos procesos y puede dar un fuerte sentido intuitivo de la prevalencia real y los resultados de la entropía. Está en todas partes, constantemente.