La Segunda Ley de la Termodinámica es una ley clásica que trata con la energía que nunca puede ser extraída por un motor térmico. Uno de mis profesores de física dijo una vez que la Primera Ley dice que no puedes obtener nada gratis, y la Segunda Ley dice que ni siquiera puedes llegar a un punto de equilibrio.
Dicho esto, la Segunda Ley es una ley clásica. Eso significa que asume un universo determinista. Si me da suficiente información sobre un sistema, puedo predecir exactamente cómo evolucionará.
Cuando la Segunda Ley se formuló inicialmente, se pensaba que la entropía era algo como energía o incluso temperatura. Podría medirse y podría fluir de un sistema a otro. Pero la teoría atómica realmente se había desarrollado y, por lo tanto, nadie sabía cuál era la verdadera fuente de la entropía.
Con la Teoría atómica, la Segunda Ley se reformuló para hablar de los microestados de los átomos individuales, y se aplicaron estadísticas para determinar qué haría una colección de átomos en un estado inicial. Esta es la razón por la cual, después de un cierto punto temprano en las carreras de física, ya no estudian la termodinámica, estudian la mecánica estadística.
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¿Qué hace Stat Mech por nosotros? Por un lado, te dice por qué una taza de agua colocada en una mesa en una habitación fresca eventualmente se secará. Thermo no puede hacer eso por ti. La razón es que en cualquier colección de átomos suficientemente grandes, todos los estados posibles están ocupados, algunos más que otros. Entonces, cuando colocas la copa por primera vez, algunos de los átomos tienen suficiente energía cinética para escapar de los enlaces intermoleculares de los otros y volar hacia el aire, llevándose consigo la energía general. Este proceso se repite una y otra vez, hasta que la taza está vacía.
Stat Mech muestra que la Segunda Ley surge del hecho de que un sistema en equilibrio contiene el mayor número de microestados. En otras palabras, los sistemas de alta temperatura / alta presión son forzados a un número limitado de microestados, mientras que los de baja temperatura / baja presión son más libres de expandirse a un mayor número de microestados. La forma en que me explicaron fue pensar en estar de pie entre una multitud. Cuanto más apretado esté el público, más limitado será tu movimiento, puedes estar en uno o dos estados. Cuanto más espacio gane, más libre sea para caminar, girar o saltar, todos los microestados que pueda ocupar.
Lo siento, esto se está haciendo largo. En pocas palabras, la Segunda Ley parece una propiedad fundamental de la teoría de la información. Pero algunas investigaciones han demostrado que con la mecánica cuántica se puede violar. Una palabra de precaución, esta es una investigación bastante de vanguardia. Confieso que no lo entiendo totalmente.
Basta con decir que la Segunda Ley probablemente esté con nosotros para quedarnos. Pero quién sabe, han sucedido cosas locas. La gente alguna vez pensó que si tirabas una pelota de béisbol desde un auto en movimiento, la velocidad de la pelota era la suma de la velocidad del auto y la velocidad del brazo que lo lanzó. Michelson y Morley demostraron que estaban equivocados.
De todos modos, espero que esto ayude.