Entropía y desorden
Si arrojas tu camisa a tu armario, es probable que termine amontonada en el piso y no bien doblada en el estante. Este es un ejemplo de entropía en acción. La entropía es la cantidad de desorden en un sistema. El desorden es mucho más probable que el orden en un sistema aleatorio. Entonces, si la entropía es la cantidad de desorden, la entropía negativa significa que algo tiene menos desorden o más orden. Dado que a menudo pensamos en el orden como un aspecto positivo, pensar en más orden como entropía «negativa» puede resultar confuso. Solo recuerde que la entropía es desorden, por lo que si es entropía negativa hay menos desorden. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica , cuando miramos el sistema como un todo, la entropía siempre aumentará, ya que la entropía negativa debe compensarse, probablemente más, con la entropía positiva. La entropía negativa solo puede ocurrir cuando miramos una pequeña porción del mundo. Si dobla su camisa, está gastando energía y, por lo tanto, se vuelve más desordenado. La camisa ahora está menos desordenada y en un estado de entropía negativa, pero tú estás más desordenada y, por lo tanto, el sistema en su conjunto está en un estado de entropía cero o entropía positiva.
Determinación de la entropía negativa
No puede simplemente mirar un solo objeto en un solo punto en el tiempo para determinar si tiene entropía negativa. Para determinar la entropía negativa, el objeto debe compararse consigo mismo en un momento anterior o posterior o con otra cosa. Piense en su dormitorio en este mismo instante, es posible que la cama no esté hecha y que haya una camisa en el suelo. Podría pensar en esto como limpio, ordenado, desordenado o desordenado. Si ayer el piso estaba impecable y la cama bien hecha, se está moviendo hacia un mayor desorden, entonces la habitación está en un estado de entropía positiva. Pero si ayer ni siquiera tenías una sábana en la cama y toda tu ropa estaba desparramada por el piso, ahora te estás moviendo hacia un menor desorden, entonces está en un estado de entropía negativa.
Entropía y reacciones negativas
Recuerde que el estado natural del mundo es volverse más desordenado. Si estuviéramos en un sistema cerrado donde nada pudiera afectar las reacciones, todas las reacciones irían en la dirección de más desorden. Entonces, si este es el estado natural, ¿cómo pueden las reacciones terminar con entropía negativa? Se debe usar alguna forma de energía para terminar con una reacción que está en un estado de entropía negativa. La única forma en que su habitación se limpiará es si usted u otra persona ponen la energía y el tiempo para limpiar su habitación. No se limpiará espontáneamente. De hecho, seguirá siendo más complicado. Para que su habitación esté en un estado de entropía negativa, debe poner energía. Lo mismo ocurre con las reacciones. Con las reacciones, se determina la dirección de la entropía comparando la cantidad de desorden en el lado de los reactivos de la ecuación con el lado de los productos de la ecuación. Hay algunas reglas generales en las que pensar para determinar la magnitud del trastorno. Primero, los gases están más desordenados que los líquidos y los líquidos están más desordenados que los sólidos. Y, en segundo lugar, cuantas más moléculas hay en un sistema, más desorden hay en el sistema. El agua que se congela en hielo es una reacción de entropía negativa, ya que es un líquido que se convierte en sólido. Un sólido tiene menos desorden porque las moléculas tienen menos libertad para moverse. La combinación de hidrógeno y oxígeno para formar agua es una reacción de entropía negativa. Comenzamos con dos moléculas distintas y terminamos con una molécula distinta, por lo que hay menos moléculas y, por lo tanto, menos desorden. A veces es difícil pensar en cómo se está poniendo energía en una reacción. Si hace suficiente frío afuera, el agua se convertirá espontáneamente en hielo. De hecho, necesita agregar calor al hielo para que se derrita, ¿y no es energía térmica? Pero hay otras formas de energía. Cuando el agua se convierte en hielo, el agua misma tiene energía que se libera en forma de calor de fusión. Entonces, a veces no es tan sencillo como parece. Sin embargo, si una reacción se vuelve más desordenada, se debe usar energía para obedecer las leyes de la termodinámica.
Resumen de la lección
La entropía es la cantidad de desorden en un sistema. La entropía negativa significa que algo se está volviendo menos desordenado. Para que algo se vuelva menos desordenado, se debe usar energía. Esto no ocurrirá de forma espontánea. Una habitación desordenada o desordenada no se volverá limpia o menos desordenada por sí sola. Necesita una fuerza externa para actuar sobre él y energía para volverse limpia y, por lo tanto, en un estado de entropía negativa. La segunda ley de la termodinámica establece que el mundo como un todo está siempre en un estado de entropía positiva. Entonces, cuando algo está en un estado de entropía negativa, algo más debe estar en un estado de entropía positiva para equilibrarlo. Una sola reacción puede estar en un estado de entropía negativa si está cambiando de un gas a un líquido o de un líquido a un sólido o si hay menos moléculas en el lado del producto.
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