Entropía: Definición, Fórmulas y Ejemplos (2023)

¿Qué es la Entropía?

La entropía es un concepto clave en la física y la química, con aplicaciones en otras disciplinas como la cosmología, la biología y la economía. En física, forma parte de la termodinámica, mientras que en química, está relacionada con la química física. La entropía es una medida de la aleatoriedad o desorden de un sistema. Su símbolo es la letra mayúscula S y las unidades típicas son julios por kelvin (J/K).

Definición de Entropía

La definición simple de entropía es que es la medida del desorden de un sistema. Un sistema ordenado tiene una entropía baja, mientras que un sistema desordenado tiene una entropía alta. Los físicos suelen expresar la definición de manera ligeramente diferente, donde la entropía es la energía de un sistema cerrado que no está disponible para realizar trabajo.

La entropía es una propiedad extensiva de un sistema termodinámico, lo que significa que depende de la cantidad de materia presente. En las ecuaciones, el símbolo para la entropía es la letra S. Tiene unidades del SI de julios por kelvin (J⋅K^−1) o kg⋅m^2⋅s^−2⋅K^−1.

Ejemplos de Entropía

Aquí tienes varios ejemplos de entropía:

  1. Diferencia entre una habitación limpia y desordenada: Una habitación limpia tiene baja entropía. Cada objeto está en su lugar. En cambio, una habitación desordenada está desorganizada y tiene alta entropía. Se requiere energía para cambiar una habitación desordenada y convertirla en una limpia.

  2. Disolución de una sustancia: La disolución de una sustancia aumenta la entropía. Un sólido pasa de un estado ordenado a uno más desordenado. Por ejemplo, al revolver azúcar en café, se aumenta la energía del sistema a medida que las moléculas de azúcar se vuelven menos organizadas.

  3. Difusión y ósmosis: La difusión y la ósmosis también son ejemplos de aumento de entropía. Las moléculas se mueven naturalmente desde regiones de alta concentración hacia regiones de baja concentración hasta alcanzar el equilibrio. Por ejemplo, si rocías perfume en una esquina de una habitación, eventualmente lo olerás en todas partes. Sin embargo, la fragancia no vuelve espontáneamente hacia la botella.

Fórmulas de Entropía

Existen varias fórmulas para calcular la entropía. Aquí te presento dos de ellas:

  1. Entropía de un Proceso Reversible: El cálculo de la entropía de un proceso reversible asume que cada configuración dentro del proceso es igualmente probable. Dado que hay igual probabilidad de resultados, la entropía es igual a la constante de Boltzmann (kB) multiplicada por el logaritmo natural del número de estados posibles (W):

    S = kB ln W

  2. Entropía de un Proceso Isotérmico: Para un proceso isotérmico, el cambio en la entropía (ΔS) es igual al cambio de calor (ΔQ) dividido por la temperatura absoluta (T):

    ΔS = ΔQ / T

Estas fórmulas te ayudarán a comprender y calcular la entropía en diferentes situaciones.

Conclusión

La entropía es un concepto fundamental en física y química que nos permite comprender el desorden y la aleatoriedad de los sistemas. Aunque existen muchas fórmulas y ejemplos, esperamos que esta introducción te haya brindado una comprensión básica de la entropía y su importancia en diversas disciplinas científicas.

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Last Updated: 09/11/2023

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