¿Qué es la entropía?

La entropía describe la tendencia de los sistemas a pasar de un estado de organización superior a un estado de organización más baja a nivel molecular. En su vida cotidiana, comprende intuitivamente cómo funciona la entropía cada vez que vierte azúcar en su café o derrite un cubito de hielo en un vaso. La entropía puede afectar el espacio al que se propaga una sustancia, su cambio de fase de sólido a líquido a gas, o su posición. En física, la entropía es una medida matemática de un cambio de energía potencial mayor a menor, relacionada con la segunda ley de la termodinámica.

La entropía proviene de una palabra griega que significa "transformación". Esta definición nos da una idea de por qué las cosas aparentemente se transforman sin razón. Los sistemas solo pueden mantener la organización a nivel molecular siempre que se agregue energía. Por ejemplo, el agua hervirá solo mientras sostengas una sartén sobre las llamas. Estás agregando calor, una forma de energía cinética, para acelerar las moléculas en el agua. Si se elimina la fuente de calor, todos podemos adivinar que el agua se enfriará gradualmente hasta aproximadamente la temperatura ambiente. Esto se debe a la entropía, porque las moléculas de agua tienden a usar su energía potencial acumulada, liberar calor y terminar con una energía potencial menor.

La temperatura no es la única transformación involucrada en la entropía. Los cambios siempre implican pasar del desequilibrio al equilibrio, de manera consistente con pasar al orden decreciente. Por ejemplo, las moléculas siempre se extienden para llenar uniformemente un recipiente. Cuando goteamos colorante alimentario en un vaso de agua transparente, incluso si no lo agitamos, esa concentración unida de una gota se extenderá gradualmente hasta que cada parte del agua tenga la misma densidad de color.

Otro tipo de entropía que tiene que ver con el movimiento visible (en oposición al movimiento invisible del calor) implica la gravedad. A menos que pongamos energía en un sistema, como un brazo y una pelota, al sostener un objeto, este cae hacia el suelo. Una posición elevada tiene mayor energía potencial. Se convierte en energía cinética de movimiento cuando el objeto cae. El objeto siempre termina con la posición de energía potencial más baja posible, como descansar contra el piso.

En términos más técnicos, la entropía es un valor específico que mide cuánta energía se libera en un sistema cuando se instala en la energía potencial más baja. La entropía evalúa la cantidad de trastorno, entendido como un cambio en el calor, desde un punto anterior a un punto posterior en el tiempo. Esto debe suceder en un sistema "cerrado", donde no hay fugas de energía dentro o fuera. Teóricamente, eso se puede medir, pero prácticamente es muy difícil crear un escenario absolutamente cerrado. En el ejemplo de colorante alimentario dado anteriormente, parte de la solución de colorante alimentario podría estar evaporándose, un proceso separado de la distribución uniforme de un soluto.