Download LEYES DE LA TERMODINAMICA-JUAN DONADO

TRABAJO DE TGS
JUAN CARLOS DONADO BRAVO
SANDY ROMERO
DOCENTE
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMA
RIOHACHA /LA GUAJIRA
2011
INTRODUCCION
Existen unos principios importantes que describen los procesos físicos, entre
ellos se encuentran las leyes de la termodinámica. Ellas se encargan de los
intercambios de energía, especialmente de la energía calórica. Una de ellas es
la ley cero que trata sobre él equilibrio de la energía, otra es la primera ley que
trata sobre la conservación de la energía en los cuerpos y la última es la
segunda ley que trata sobre la transformación de la energía. La energía no se
crea ni se destruye pero tiene una magnitud llamada "entropía" la cual
permanece constante en algunas transformaciones y que aumenta en otras, sin
disminuir jamás. Entonces mientras uno la pierde, el otro la gana, si un
sistema gana en entropía, su alrededor la pierde, pero el balance total es nulo.
Ocurre que la única manera que el hombre conoce de reducir la energía
térmica es transferirla en forma de calor a otro cuerpo, aumentando así la
energía térmica del segundo cuerpo y por ende su entropía. Si por alguna
razón los sistemas no son controlados, lo más probable es que comience a
funcionar la entropía y los sistemas irán perdiendo su estructura y cohesión.
Así, los sistemas abiertos al extraer orden del medio y reemplazar con él el
desorden producido por sus procesos vitales, rompen la ley inexorable que
ataca a los sistemas. Los mensajes son comunicados desde una fuente hasta un
receptor dentro de un sistema social existiendo la probabilidad de que el
mensaje en la información tienda a desorganizarse. Mientras la entropía es una
medida de desorden la información es una medida de organización para que un
sistema se pueda operar dentro de cierto equilibrio. El mundo puede ser
representado como un sistema o como una colección de muchos sistemas que
de una forma u otra actúan y se interrelacionan unos con otros dentro de una
realidad dinámica. La neguentropia es la que ayuda y da la energía necesaria
que requiere el principio de la organicidad para desarrollarse. Todos los
sistemas abiertos interactúan en su medio. Importan energía, transforman esa
energía en un bien o en un servicio y luego lo exportan al medio. La entropía
tiende a desordenar el sistema, sin embargo, el sistema a través de la
neguentropia puede combatir y superar esa tendencia.
OBJETIVO
Tratar de llevar a cabo unos pasos necesarios que me ayuden a organizar mi
definición del tema para así entenderlo y comprenderlo más, para poder
explicar muy bien como ocurre el equilibrio, la transformación y la
conservación de la energía en los cuerpos de un sistema y como la entropía,
y la neguentropia influye en ella haciendo que ocurra orden, desorden y
desgastes en la energía. También mantener la información clara y entendible
para que los demás comprendan aun más sobre el tema y pueden responder
algunas preguntas sobre la comprensión de la energía y los sistemas. Para así
mantener una buena nota de lo investigado y explicado.
Entropía y Neguentropia
Leyes de la termodinámica: Entre los principios más importantes que
describen los procesos físicos se encuentran las leyes de la termodinámica.
Ellas se encuentran relacionadas con los intercambios de energía y con las
tendencias de sus flujos, especialmente de la energía calórica.
Ley cero de la termodinámica: La ley cero dice que Cuando dos cuerpos
que poseen la misma temperatura son colocados uno al lado de otro, sus
temperaturas deben permanecen constantes. También se le llamada
“EQUILIBRIO TERMODINAMICO”, la cual hace referencia que entre cuerpos
colocados a una misma temperatura uno al lado del otro, sus temperaturas
permanecen constantes debido a que no existe un flujo de energía entre
ellos.
1ª Ley de la Termodinámica: La primera ley dice que en un sistema
cerrado la energía es conservada. O lo que es lo mismo la energía no se crea
ni se destruye. También es Conocida como "Ley de conservación de la
energía" y que establece que hay cierta magnitud llamada "energía", la cual
no varía con los múltiples cambios que ocurren en la naturaleza.
2ª Ley de la Termodinámica: La segunda ley dice que existirá un flujo
neto de energía el cual establece, por su parte, que existe otra magnitud
llamada "entropía", que permanece constante en algunas transformaciones y
que aumenta en otras, sin disminuir jamás. Aquellas trasformaciones en las
cuales la entropía aumenta, se denominan "procesos irreversibles". Se aplica
solamente a sistemas aislados, es decir, a sistemas en los cuales las
transformaciones implicadas quedan todas incluidas en ellos, en cambio, así
como la energía puede pasar de un sistema a otro, entonces mientras uno la
pierde, el otro la gana, pero el balance total es igual a cero, lo mismo
acontece con la entropía: si un sistema gana en entropía, su alrededor la
pierde, pero el balance total es nulo. Vale decir, al sistema más su alrededor
se le considera como un sistema aislado, el cual siempre desde el cuerpo más
caliente al más frío. Por ejemplo Si dejamos una taza de café con su
temperatura a 50º algún rato sobre la mesa, observaremos cuando lo
tomemos, que se ha enfriado. La taza de café perdió temperatura debido a su
exposición a un medio más frío. El café, jamás, por si mismo, podrá
calentarse, llegando a superar la temperatura de su medio.
La Entropía
La entropía es un concepto termodinámico que se refiere al desorden de la
energía. En un sistema cualquiera, que presente interacción entre los
cuerpos que lo componen, existe la tendencia de generar entropía o
desordenar la energía que él posee.
La entropía ejerce su acción en los sistemas aislados, es decir aquellos que
no “comercian” con su medio. Aumenta cuando el sistema experimenta un
cambio irreversible y es independiente de su historia pasada. Luego podemos
afirmar concretamente que estos sistemas se encuentran condenados al caos
y a la destrucción. La entropía de un sistema aislado es siempre creciente.
Así, podemos afirmar que la entropía del universo es siempre creciente. Tal
como el largo de una cuerda, la temperatura de cualquier punto del cuerpo.
En el punto de la temperatura conocida como cero absoluto la entropía de
cualquier sustancia es cero. Cuando llevamos esa sustancia a cualquier otro
estado mediante pasos lentos y reversibles la entropía aumenta.
La entropía está relacionada con la aleatoriedad del movimiento molecular
por esto, la entropía de un sistema no decrece si no hay cierta interacción
externa. Ocurre que la única manera que el hombre conoce de reducir la
energía térmica es transferirla en forma de calor a otro cuerpo, aumentando
así la energía térmica del segundo cuerpo y por ende su entropía. Por otro
lado transfiriendo energía térmica es posible reducir la entropía de un
cuerpo. Si esta transferencia de energía es reversible, la energía total
permanece constante, y si es irreversible la entropía aumenta.
La entropía y los sistemas abiertos: Los sistemas sociales están
compuestos por personas que cumplen un papel definido. La gente que
observa un partido de fútbol, desde el punto de vista de distribución, podría
suponerse como ordenados de acuerdo a su distribución más probable.
Desempeñan funciones de observadores, que son más bien uniformes, en
ese sentido simétrico. Los observadores del partido de fútbol deciden
ordenarse y formar una “barra” y para eso designan un jefe de barra. El
sistema social cambia entonces como producto de su organización.
Si por alguna razón los sistemas no son controlados, lo más probable es que
comience a funcionar la entropía: los sistemas irán perdiendo su estructura y
cohesión.
La ley de la entropía indica que esta es creciente, es decir, la entropía va en
aumento. Los sistemas pasan por estados diferentes, cada vez más
desordenados y más caóticos. Sin embargo, la simple observación del
transcurso histórico de numerosos sistemas, parece contradecir este aspecto
de la ley de la entropía siempre creciente. En numerosos casos, los sistemas
mantienen su ordenamiento a través del tiempo. Aun se presentan otros
casos en que los sistemas parecen organizarse más a medida que pasan de
un estado a otro. Por ejemplo la iglesia católica después de dos mil años no
parece indicar un grado de desorganización ni de caos.
La Neguentropia
La Neguentropia y la subsistencia del sistema: La expresión entropía
negativa o neguentropia es en sí una medida de orden. De este modo, el
mecanismo mediante el cual el organismo se mantiene estacionario y a un
nivel bastante alto de ordenamiento (es decir, a un nivel bajo de entropía)
realmente consiste en extraer continuamente orden (u organización) de su
medio.
Así, los sistemas abiertos al extraer orden del medio y reemplazar con él el
desorden producido por sus procesos vitales, rompen la ley inexorable que
ataca a los sistemas. Podemos, entonces, establecer claramente una nueva
distinción entre sistema cerrado y sistema abierto. El sistema cerrado tiene
una vida contada, sucumbe ante la entropía creciente. El sistema abierto
presenta características tales (interacción con su medio e importación) de
entropía negativa u orden que está en condiciones de subsistir y aun de
eliminar la ley de entropía.
En el aspecto termodinámico la generación de la entropía es un fenómeno
irreversible, simplemente limitándose en los procesos a suplir las pérdidas de
energía que son las que generan entropía por medio de incrementos en la
energía de entrada del sistema.
En el caso de los sistemas sociales su subsistencia se puede generar a través
de la generación de neguentropía.
La generación de neguentropia: Un sistema abierto puede presentarse
como aquel que importa energía (corriente de entrada), transforma esa
energía (proceso de transformación) y luego exporta al medio esa nueva
energía. Con el producto de esa exportación, el sistema está en condiciones
de obtener nuevamente sus corrientes de entrada necesarias para llevar a
cabo el proceso de transformación que lo caracteriza y diferencia del resto de
los sistemas.
Así, E2 tiene que ser capaz de generar E1 (en que E1 es la energía de entrada
y E2 es la energía de salida).
Ahora bien, el sistema abierto puede almacenar energía, es decir, no toda la
energía (E1) debe ser utilizada en la transformación (T). Supongamos que E`1
es la energía destinada al proceso de transformación propiamente tal y E1 es
un saldo. Entonces: E1= E`1 + E1, E1 - E`1= E``1
E``1 representa entonces una cantidad de energía no utilizada en el proceso
de transformación o de elaboración del producto particular del sistema. Es
una energía que permanece (o se acumula) dentro del sistema y es
justamente este E`1 el que sirve de base para la creación de la neguentropia
o entropía negativa.}
La Información
Información y entropía: Sabemos que se necesita para obtener
información, e información para manejar energía. Cualquier instrumento
dinámico de medida insertado en un sistema tiene que absorber algo de
energía para poder accionar un mecanismo.
La teoría de la instrumentación demuestra el porqué es necesaria la energía
para obtener información, los recientes avances en la teoría de la
información muestran como se necesita la información para las
transformaciones de energía. La palabra entropía fue utilizada primeramente
por Clausius para representar la transformación que siempre acompaña a la
conversión entre energía mecánica y térmica.
La idea de una conexión inherente entre la entropía y la información
precedió en muchos años al trabajo Shannon. Para su formulación imaginaba
un recinto dividido en dos compartimientos relacionados por una compuerta.
Pero Maxwell colocaba un diablillo en la compuerta el que, accionándola,
permitía el paso de las moléculas rápidas solo hacia uno de los
compartimientos y las lentas hacia otro. Con ello reducía la entropía en el
sistema ya que en el estado de cosas conocer la velocidad de una molécula
nos da información sobre la velocidad de las demás.
La entropía también se manifiesta en la información, los mensajes son
comunicados desde una fuente hasta un receptor dentro de un sistema
social, pero en el transcurso puede sufrir eventuales alteraciones, como
deformaciones interrupciones o accidentes; existiendo la probabilidad de que
el mensaje en la información tienda a desorganizarse.
La Organización
Información y organización: Mientras la entropía es una medida de
desorden la información es una medida de organización. De todo lo que se ha
señalado, tenemos que para, que un sistema se pueda operar dentro de
cierto equilibrio, es necesaria una limitación de las comunicaciones, los
sistemas sociales deben tener una red selectiva de comunicación.
El principio de organicidad: Organización es cualquier cosa que no es
caos, en otras palabras, cualquier cosa que es improbable. Cuando un
sistema tiende a destruirse, este es el principio de la entropía siempre
creciente. Puede pasar al caos o a evolución que tiende a aumentar el grado
de organización que posee el sistema. Según Boulding: “en la imagen de la
historia del universo, parece estar operando dos fuerzas o tendencias
opuestas. Por una parte tenemos la tendencia representada por la 2ª ley de
la termodinámica. Por la otra, observamos claramente a través de los
registros de la historia, una tendencia diferente. Esta es la tendencia al
surgimiento al surgimiento de la organización”. Según Wolfang Wiesse:
“plantea que junto a las conocidas leyes de la energía deberá existir una
tercera ley “ley de la organización”. Señala que la organización de un sistema
es un principio que se puede referir a fuerza o materia, pero que, por si, es
una magnitud independiente, ni energía ni sustancia, sino algo tercero
expresado por la medida y el modo de orden”.
El mundo en equilibrio: El mundo puede ser representado como un
sistema o como una colección de muchos sistemas que de una forma u otra
actúan y se interrelacionan unos con otros dentro de una realidad dinámica.
Un ejemplo: las acciones que toma el gobierno de un país repercuten, directa
o indirectamente en las conductas de otros países y regiones que en principio
parecían totalmente aislados, como en el caso donde las políticas
económicas de algún país europeo y seguidos por otros, terminan con la
devaluación del signo monetario de un país ubicado en otro contenido.
A pesar de toda esa enorme dinámica de fuerza, de acciones y reacciones
entre los diferentes sistemas no existe un caos sino un cierto equilibrio. El
fenómeno de la acción equilibrada se presenta en dos conceptos diferentes:
1. la explicación newtoniana. Isaac newton definió varias leyes sobre los
movimientos o mecánicas. La primera señala que cada objeto o cuerpo
persiste en un estado de descanso o inmóvil. Se dice que la tierra está
compuesta por millones de subsistemas y que en ningún momento parece
estar en estado de quietud. Esto se debe prácticamente a la tercera ley de
Newton donde a cada acción le sigue una reacción igual. Equilibrio estático:
es cuando en sistema permanece sin cambios a través del tiempo, indicando
que el promedio de las condiciones internas no cambia.
2. teoría general de sistemas. Lazslo plantea una definición de sinergia desde
el punto de vista de variabilidad del sistema total en relación a la variabilidad
de sus partes, mediante la siguiente ley:
Vt < Va+Vb+.....+Vn
Evolución en equilibrio: Cuando un sistema está en un estado
permanente de equilibrio estadístico no es inerte. En el corto plazo, las
acciones y reacciones que se suceden dentro del sistema no permanecen
reflejadas en el carácter general del sistema: pero son fuerzas latentes que
trataban de llevarlo a un cambio, aunque este sea imperceptible.
Entropía como elemento desorganizado: Entropía es una tendencia
que tienen todos los sistemas a alcanzar su estado más probable.
Este estado más probable es el caos, la desorganización, la eliminación de las
diferencias que lo hacen identificable.
Neguentropia como elemento organizador: La neguentropia es una
energía necesaria que requiere el principio de la organicidad para
desarrollarse. Todos los sistemas abiertos interactúan en su medio. Importan
energía, transforman esa energía en un bien o en un servicio y luego lo
exportan al medio. La entropía tiende a desordenar el sistema, sin embargo,
el sistema a través de la neguentropia puede combatir y superar esa
tendencia. Un sistema social que desee sobrevivir debe crear dos tipos de
energía a través de sus mecanismos de importación del medio:
- la energía necesaria para el proceso de transformación o conversión.
- La energía necesaria para mantener y mejorar su organización interna y sus
relaciones con el medio dentro del cual se conduce.