¿La Ley de Gravedad no desafía la Ley de Entropía?

Answer 1

Respuesta corta: la ley de la entropía está bien, porque volar lejos de la Tierra no es tan aleatorio como parece.

Todos los fenómenos naturales aumentan o mantienen el nivel de entropía en el universo.

La gravedad es una fuerza conservadora. Esta es una forma técnica de decir que es reversible y que no hace ni destruye la entropía. Si te vomitan con cierta cantidad de energía, volverás a bajar y tendrás la misma cantidad de energía cuando aterrices que cuando empezaste. Por definición, los procesos reversibles no producen entropía: si produce la entropía, tendrá que absorberla nuevamente en el camino hacia abajo, infringiendo la ley mencionada anteriormente.

Ahora viene la parte triste. Al universo no le importa si estás sentado aquí o flotando en el espacio. Los niveles de entropía son los mismos de cualquier manera.

Si estás en el espacio, entonces tu movimiento, orbitando un planeta; caer en un agujero negro; Volando de regreso a la Tierra: sigue las leyes de la gravedad tanto como lo hace aquí. Si le enviaste un mensaje a un científico de cohetes aquí en la Tierra con tu velocidad y posición, ella podría calcular tu camino hasta el movimiento más pequeño. Hay un número infinito de formas de volar a través del espacio, pero desde cualquier posición inicial solo puedes volar en una de ellas. Tu movimiento no sería desordenado en absoluto.

Lo que sí aumenta la entropía, como han dicho otros lectores, sería el proceso que ocurre dentro de su cuerpo. Tu metabolismo, tu calor y tu aliento.
Su calor se irradia desde su cuerpo en todas direcciones, y esos pequeños paquetes de calor viajarán hasta que interactúen con partículas en cualquier parte del universo. Esas interacciones están descritas por la mecánica cuántica y no son deterministas como la gravedad, por lo que aumentarán la entropía. Del mismo modo, cuando respira, si puede respirar en el espacio, su cuerpo gasta energía (creando un calor desordenado) para mover los átomos de oxígeno de sus pulmones hacia el torrente sanguíneo. Toda esta energía es proporcionada por su metabolismo, que convierte las moléculas de azúcar ordenadas en energía en forma de calor.
Estos, no la gravedad, son los procesos naturales mediante los cuales se aumenta la entropía.

Answer 2

¿La Ley de Gravedad no desafía la Ley de Entropía?

[…] la gravedad tiende a disminuir la entropía (sin ella estaríamos volando lejos de la tierra, aumentando así la aleatoriedad).

Imagina un gas de partículas masivas, distribuidas aleatoriamente en el espacio. En ausencia de otras fuerzas, la gravedad une las partículas. A medida que se acercan más y más, el gas parece estar más “ordenado”, y por lo tanto parece que la entropía debería disminuir.

Sin embargo, existe una energía potencial gravitatoria entre las partículas en el gas, y cuando se acercan, esta energía potencial disminuye. Dado que la energía se conserva, se debe convertir en calor. En otras palabras, a medida que las partículas se acercan, el gas se calienta. Cuanto más caliente está, más entropía tiene.

Si lo desea, puede hacer el cálculo real y verá que la entropía nunca disminuye en este escenario.

Answer 3

No todos los fenómenos naturales conducen a un aumento de la entropía. Expandir un gas adiabáticamente, y la entropía no aumenta. Una partícula que orbita a otra, como un electrón alrededor de un núcleo, o un planeta alrededor de un sol, no aumenta la entropía.

Al mismo tiempo, la entropía de cualquier objeto ciertamente puede disminuir. Coloque una taza de café en una habitación y deje que se enfríe, y la entropía de esa taza disminuirá; La entropía de la sala aumentará; y la entropía neta aumentará.

Answer 4

No estoy seguro de a qué se refiere “la ley de la gravedad” o “ley de la entropía”, pero asumiré que se refiere a la fuerza de Gravedad en general, ya la Segunda Ley de la Termodinámica , respectivamente, en cuyo caso:

No , la gravedad no viola la Segunda Ley.

En primer lugar, entropía no es una “medida de aleatoriedad” (quien escribió que en Wikipedia está mal ). La entropía es una medida de la dispersión de energía a una temperatura específica, con la dimensión energía / temperatura , generalmente expresada en julios por kelvin (J / K). Ver Entropía no es “Desorden”.

(Termodinámica) La entropía es una consecuencia de la Segunda Ley, que establece que la energía no restringida siempre se disipará, extendiéndose desde formas más concentradas a formas menos concentradas (de calor a frío ), nunca al revés.

La palabra clave es “sin restricciones” (como en “ninguna fuerza que actúa”): la gravedad se puede ver como una fuerza atractiva que actúa sobre todas las masas (= energías), por lo que mi masa (por ejemplo) está muy limitada por la fuerza de la gravedad , asegurándome de que mis pies se peguen firmemente al suelo.

La Segunda Ley no se viola (¡nunca!), Y el cambio total de entropía ΔS ≥ 0 ( es decir, siempre aumenta o, en un sistema cerrado, se mantiene igual).

Answer 5

La entropía en sentido literal significa “¿cuántos estados (cuánticos) están disponibles para este sistema cerrado?” Más estados => más entropía. Como lo establecen las leyes de la termodinámica, un sistema cerrado siempre procederá a una mayor entropía, es decir, a más estados disponibles.

Cuando una nube de gas se encoge debido a las fuerzas de la gravedad, las partículas de gas se “calientan”; literalmente, se están acelerando hacia adentro y, por lo tanto, tienen un mayor impulso que cuando se dispersaron. En términos de incertidumbre, su posición es más segura, mientras que su impulso es menos cierto. Por lo tanto, no hemos perdido ningún estado cuántico. De hecho, como las cosas calientes irradian más que las cosas frías (como T ^ 4 si no me equivoco), este calor irradiado causará un aumento en la entropía indirectamente debido a esas fuerzas gravitacionales.

Sin relación, esto es genial: la gravedad entrópica

Answer 6

Entonces me temo que te han enseñado mal o que has entendido mal. La entropía se puede mantener. Si piensa en la entropía como q / T, q calor, temperatura T, en una primera aproximación, el cuerpo en órbita no genera calor, por lo que la entropía es constante. Si piensa que la entropía es un aumento en la aleatoriedad, entonces un planeta que orbita un cuerpo central lo hace a una distancia constante (a una aproximación de primer orden). En realidad, si pensamos en algo como la luna que orbita la tierra, vemos que la distancia no es constante, sino que está aumentando gradualmente. La razón es que hay interacciones de marea y éstas generan calor local y, por lo tanto, aumentan la entropía. Al mismo tiempo, la luna se aleja un poco más, a través de la conservación del momento angular, y la tierra disminuye su rotación. En Marte, Fobos está orbitando en la otra dirección, y las fuerzas de la marea eventualmente lo conducirán a estrellarse contra Marte, o se desintegrarán primero, o ambos.

Answer 7

Hay algo más entrópicamente poderoso que la gravedad, la “atracción” del espacio vacío, siempre hacia afuera, que “absorbe” toda la radiación.

Las nubes cósmicas que se condensan en estrellas irradian energía hacia el espacio, irreversiblemente. Solo tienes que seguir el rastro de energía para rastrear la entropía. De todos modos los campos son potenciales, no acciones. Y para aclarar el punto, la radiación distribuye energía, representa un proceso irreversible, es un aumento de entropía.

Ve afuera, pon tu cara al sol. ¡Piensa entropía! Siempre hacia afuera. Dejando islas de menor entropía a su paso. Reflexiona que eres un residuo de expansión de energía cósmica. Se humilde.

1. Inicialmente, el gas liberado por una nave espacial, por ejemplo, será víctima de la entropía del volumen, log v2 / v1 como una medida de probabilidad. ¡El espacio mismo es una entropía!
2. A medida que las moléculas de H2 se acumulan dentro de una nube, pueden irradiarse, perder calor y permitir el colapso. La entropía es la estructura de conducción, como en todas las cosas! Pero siempre está aumentando la entropía total .
3. El centro se calienta demasiado para el H2 que se disocia, y los átomos se mantienen calientes. Sin embargo, la energía se emite, es decir, la radiación del cuerpo negro .
4. El aumento de la presión del núcleo da como resultado una fusión en el núcleo, que es una disminución de la entropía, pero … libera grandes cantidades de energía, en un volumen mucho mayor, es decir, irreversiblemente, hacia el exterior. Esta es la parte que estás pasando por alto.
5. La estrella se quema, o explota. La explosión en realidad genera menos entropía que la quema, porque deja elementos pesados ​​de baja entropía como escombros.

De la simple ley de gas térmico ideal PV = nRT, donde P / T representa un estado de entropía cinética del gas n / V donde tantas partículas están restringidas a cierto volumen. Reducir P y T a volumen constante requiere n para caer. Por lo tanto, algunos acoplamientos de energía no cinética que eliminan la energía térmica pueden conducir a la condensación en el sistema cinético. La energía no cinética puede irradiarse como con la fusión nuclear de elementos ligeros, o almacenarse internamente como durante la fusión formando elementos pesados.

Answer 8

La gravedad no disminuye la entropía por sí sola.
Primero, date cuenta de que las órbitas gravitacionales son estables. La luna, en ausencia de otras influencias, continuará orbitando la Tierra con bastante felicidad. No hay cambio en la entropía en esa situación.

Ahora considere un cometa en una órbita muy excéntrica alrededor del sol. Nuevamente, no hay cambio en la entropía: cuando el cometa se acerca al sol, su velocidad aumenta, pero es un proceso reversible.

Ahora imagina que el cometa se estrella contra el sol. Toda su energía cinética se convierte en calor. Es un proceso irreversible que aumenta la entropía total.

Entonces, cuando se formó la Tierra, es tentador pensar que la entropía disminuyó porque las partículas, las rocas, etc. formaron una disposición más ordenada, con menos grados de libertad. Pero la tierra solo pudo formarse por colisiones. Si no chocan, las rocas nunca perderán energía cinética y se unirán en un planeta, solo seguirán orbitando para siempre.

Así que todas las partes y piezas que se unieron para formar la tierra tuvieron que convertir toda su energía cinética en calor, por colisiones, y eso causó un gran aumento en la entropía.

Answer 9

Esa es una buena pregunta…!!!

Al examinar esta pregunta, es importante comprender que la entropía del sistema puede disminuir, pero la entropía del sistema aumenta todo el tiempo.
Hay dos escenarios que me vienen a la mente al responder la pregunta: primero es a escala cosmológica, otro a escala local.

En escala cosmológica, considere la formación de planetas, estrellas y agujeros negros. Las estrellas se explican por sí mismas: el gas cae en su propia gravedad, la gravedad comprime el gas y lo calienta; suficiente para que comience las reacciones de fusión que equilibran la gravedad y, al mismo tiempo, irradian energía. Este calor adicional irradiado por la superficie provoca el aumento de la entropía del universo. A pesar de que la estrella parece estar en un estado estable, continuamente produce la entropía para el universo. Eso es mucho cambio de entalpía también. Lo mismo ocurre con los planetas. Cuando la nube de gas es pequeña, por lo que no puede iniciar la fusión por sí sola, el gas se calienta en el núcleo. La Tierra, incluso después de 4-5 mil millones de años de su formación, no se ha enfriado en el núcleo. Entonces, no es tan libre de entalpía como piensas. Los agujeros negros podrían haberse convertido en la fuente principal de orden hasta que Stephen Hawking señaló que también se evaporan. Por lo tanto, también son fuentes de entropía.

Lo que nos deja con efectos de gravedad a escala local. Considere la posibilidad de lanzar una pelota en el aire y la pelota cae de nuevo en el suelo. Si solo consideras que la bola es el sistema, seguro, incluso después de impartir energía, la bola alcanzó su posición original. No hubo aumento en la aleatoriedad de la pelota. Pero cuando lo arrojas al aire, la fricción con el aire hace que el aire se caliente. Claro, el cambio en la temperatura del aire no se mide lo suficiente, pero eso no significa que el impulso no se transfiera de las moléculas de bola a aire. El cambio en la entropía del aire que rodea la bola cambia la entropía del universo en general.

Si no fuera por el aire, habríamos tenido la bola rebotando de un lado a otro a la misma altura por toda la eternidad, pero claro, eso no sucede. Así que la cantidad de energía interna utilizada por ti debe haber ido a algún lugar del universo. No se fue a la pelota como se detuvo. Entonces, fue a la bola circundante del universo, por lo que la entropía de la universidad aumentó.

Answer 10

La respuesta corta es no’. Pero yendo más allá, veo una serie de suposiciones que deben ser corregidas.

En primer lugar, te equivocas lo que “nos enseñan”. La afirmación precisa de la generalización moderna de la 2ª Ley es “en cualquier sistema cerrado, la entropía no disminuye”. De ahí el ejemplo de expansión adiabática de Richard (donde la entropía se mantuvo igual).

A continuación: ¿por qué crees que “la gravedad tiende a disminuir la entropía”? su comentario entre paréntesis no responde realmente a esto, a menos que esté confundiendo ‘aleatoriedad’ con ‘entropía’, una confusión común.

Finalmente, ¿por qué se cambió a hablar de entalpía? No es lo mismo, es su propio potencial termodinámico, más fácil de usar que la entropía cuando la presión es constante.

Answer 11

Buen enigma. ¿Alguien puede resolver esto?

Considere un sistema que consiste en una esfera grande (tamaño de la tierra) con un agujero que atraviesa su centro y un objeto pequeño, pero nada más, a vacío. El objeto cae a través del centro de la esfera acelerando a una velocidad máxima a medida que pasa el centro. Se desacelera hasta que alcanza una posición exactamente en el lado opuesto al que comenzó, por lo que el objeto regresa y continúa oscilando hasta el infinito.

Al comienzo y en el lado opuesto, el objeto tiene cero energía cinética, en el centro tiene cero energía gravitatoria. En medio tiene una mezcla, lo que significa que la energía tiene más arreglos o W es mayor, pero en el centro y en la entropía externa parece haber disminuido. Con el tiempo, podemos afirmar que la entropía ha aumentado, pero no si solo podemos considerar instantes fijos.

Answer 12

Todavía es algo indeterminado si la gravedad se puede describir en el marco de dinámica térmica. AdS / CFT trata la entropía del agujero negro de manera diferente, que es un argumento basado exclusivamente en la información (la entropía sigue la ley de área de superficie en lugar de la ley de volumen). La entropía de enredo de la CFT se puede calcular mediante la geodésica (o la envoltura de geodésicas para [math] d> 2 [/ math] CFT) de AdS con un centro de agujero negro para la teoría del campo de temperatura finita. Pero la validez de este enfoque es todavía dudosa.

Answer 13

Como dijo Barak Shoshany , el colapso gravitatorio produce calor. Y el calor aumenta la entropía.