Este documento presenta información sobre la segunda ley de la termodinámica y la entropía. Explica que la entropía (S) define qué cambios permitidos por la primera ley serán espontáneos de acuerdo con el segundo principio. Usa ejemplos como una pelota rebotando para ilustrar cómo la energía se dispersa en forma de movimiento térmico, llevando a un estado de mayor entropía. También cubre definiciones matemáticas e históricas de la entropía y cómo se puede explicar el concepto de diferentes maneras

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MODULO 1
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
ENTROPIA
MATERIA: FISICOQUIMICA
CARRERA: FARMACIA Y BIOQUIMICA
GABRIELA MALANGA
2016

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Índice Temático
1. Introducción 3
2. Definición del Segundo Principio de la Termodinámica 3
3. Entropía 3
4. Interpretación matemática 4
5. Otra forma de definir la Entropía 5
6. Bibliografía 7

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1. Introducción
La materia Fisicoquímica dentro de las carreras de Farmacia y Bioquímica,
proporciona al estudiante las bases y fundamentos necesarios para su aplicación
posterior a la fisicoquímica de sistemas biológicos e integrarlos en el análisis de los
procesos biológicos esenciales. Dicha materia abarca diferentes conceptos, como la
Primera y Segunda Ley de la Termodinámica.
El Segundo Principio de la Termodinámica define la función de estado entropía (S)
que permite predecir cuáles de los cambios permitidos por la Primera Ley serán
espontáneos. El objetivo del Segundo Principio es expresar la espontaneidad
termodinámica de un fenómeno. Cabe señalar que la calidad de espontáneo desde el
punto de vista termodinámico implica que un fenómeno, proceso o reacción va a ocurrir
prescindiendo del tiempo necesario para su transcurso.
2. Definición del Segundo Principio de la Termodinámica
El Segundo Principio puede enunciarse de varias maneras, siendo todas ellas
equivalentes, algunos de ellos:
a) El enunciado propuesto por Clausius (1856) es uno de los más claros y mantiene
el enunciado de la Primera Ley. La energía del universo es constante, la entropía
aumenta hacia un máximo.
b) En los procesos espontáneos hay un aumento de la entropía del universo.
c) Es imposible transferir calor de un cuerpo de menor temperatura a un cuerpo de
mayor temperatura sin invertir trabajo en el proceso (Lord Kelvin).
d) La entropía de un sistema aislado aumenta en un proceso irreversible y
permanece constante en un proceso reversible. La entropía nunca disminuye.
e) El calor no puede fluir de un cuerpo más frío a uno más caliente (Clausius).
3. Entropía
Dentro de esta Unidad, un concepto central para entender “La Entropía” en sus
definiciones científicas, es el de la disipación o dispersión de la energía, para ello
utilizamos la siguiente imagen potente: el ejemplo de “la pelota rebotando en el suelo”
(un ejemplo cotidiano fácil de visualizar)

4. ....Si consideramos una pelota (sistema) que rebota sobre el suelo (entorno) veremos
que la pelota no asciende tan alto después de cada rebote. ¿Por qué? La energía de
movimiento total de la pelota se
partículas y las del piso sobre el cual golpea.
estado en el cual la pelota se encuentra en reposo, con toda su energía disipada como
movimiento térmico aleatorio de las moléculas en el aire y los átomos de un piso virtualmente
infinito.
Nunca se observará que una pelota sobre un piso caliente (con alto conte
Energía Térmica) comience a rebotar. Para que comience el rebote, se necesitaría que ocurra
algo bastante especial: todo el movimiento térmico de los átomos del piso deberían acumularse
en un único y pequeño objeto: la pelota. Esta acumulación requ
de la energía, de las vibraciones de los átomos del piso, en un número mucho menor de
átomos que constituyen la pelota. Más aún mientras que el movimiento térmico es aleatorio,
para que la pelota se mueva hacia arriba todos
dirección. La localización del movimiento
“ordenado y direccionado
virtualmente imposible.
Parece que hemos encontrado el
dirección del cambio que conduce a la disipación de la energía total del sistema aislado. Este
principio explica la dirección del cambio de la pelota que rebota, debido a que su energía se
dispersa en la forma de movimiento térmico de los átomos del piso. El proceso inverso no es
espontáneo, porque es altamente improbable que la energía se localice, lo que conduciría al
movimiento uniforme de los átomos de la pelota. Así en un cambio espontáneo se produce la
disipación de la energía de un sistema aislado....
Ejemplo tomado de: Atkins, Química Física,
4. Interpretación matemática
Para interpretar la definición matemática de la entropía (dS = d
términos de su relación con la temperatura a la
calor es el empleo del ejemplo del estornudo en una biblioteca o en un lugar
silencioso:
Si consideramos una pelota (sistema) que rebota sobre el suelo (entorno) veremos
asciende tan alto después de cada rebote. ¿Por qué? La energía de
movimiento total de la pelota se “dispersa” en la energía térmica del movimiento de sus
partículas y las del piso sobre el cual golpea. La dirección del cambio espontáneo es hacia un
en el cual la pelota se encuentra en reposo, con toda su energía disipada como
movimiento térmico aleatorio de las moléculas en el aire y los átomos de un piso virtualmente
Nunca se observará que una pelota sobre un piso caliente (con alto conte
Energía Térmica) comience a rebotar. Para que comience el rebote, se necesitaría que ocurra
algo bastante especial: todo el movimiento térmico de los átomos del piso deberían acumularse
en un único y pequeño objeto: la pelota. Esta acumulación requiere la localización espontánea
de la energía, de las vibraciones de los átomos del piso, en un número mucho menor de
átomos que constituyen la pelota. Más aún mientras que el movimiento térmico es aleatorio,
para que la pelota se mueva hacia arriba todos los átomos deben moverse en la misma
dirección. La localización del movimiento “desordenado aleatorio” en un movimiento
ordenado y direccionado” es tan poco probable que podemos desecharla por ser
Parece que hemos encontrado el hito de los cambios espontáneos:
dirección del cambio que conduce a la disipación de la energía total del sistema aislado. Este
principio explica la dirección del cambio de la pelota que rebota, debido a que su energía se
a de movimiento térmico de los átomos del piso. El proceso inverso no es
espontáneo, porque es altamente improbable que la energía se localice, lo que conduciría al
movimiento uniforme de los átomos de la pelota. Así en un cambio espontáneo se produce la
energía de un sistema aislado....
Ejemplo tomado de: Atkins, Química Física, 8
va
edición.
Interpretación matemática
interpretar la definición matemática de la entropía (dS = d
términos de su relación con la temperatura a la cual se produce la transferencia del
es el empleo del ejemplo del estornudo en una biblioteca o en un lugar
4
Si consideramos una pelota (sistema) que rebota sobre el suelo (entorno) veremos
asciende tan alto después de cada rebote. ¿Por qué? La energía de
en la energía térmica del movimiento de sus
La dirección del cambio espontáneo es hacia un
en el cual la pelota se encuentra en reposo, con toda su energía disipada como
movimiento térmico aleatorio de las moléculas en el aire y los átomos de un piso virtualmente
Nunca se observará que una pelota sobre un piso caliente (con alto contenido de
Energía Térmica) comience a rebotar. Para que comience el rebote, se necesitaría que ocurra
algo bastante especial: todo el movimiento térmico de los átomos del piso deberían acumularse
iere la localización espontánea
de la energía, de las vibraciones de los átomos del piso, en un número mucho menor de
átomos que constituyen la pelota. Más aún mientras que el movimiento térmico es aleatorio,
los átomos deben moverse en la misma
en un movimiento
es tan poco probable que podemos desecharla por ser
hito de los cambios espontáneos: se trata de la
dirección del cambio que conduce a la disipación de la energía total del sistema aislado. Este
principio explica la dirección del cambio de la pelota que rebota, debido a que su energía se
a de movimiento térmico de los átomos del piso. El proceso inverso no es
espontáneo, porque es altamente improbable que la energía se localice, lo que conduciría al
movimiento uniforme de los átomos de la pelota. Así en un cambio espontáneo se produce la
interpretar la definición matemática de la entropía (dS = dqrev/T) en
cual se produce la transferencia del
es el empleo del ejemplo del estornudo en una biblioteca o en un lugar

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…En un sistema a temperatura elevada, las moléculas están desorganizadas, tanto en lo que
respecta a sus posiciones como a la ocupación de sus estados energéticos accesibles de
traslación, rotación y vibración. Una pequeña transferencia adicional de energía provocará un
aumento de desorden relativamente pequeño, igual que un estornudo en una calle con
mucho tráfico apenas se nota. Por el contrario, las moléculas de un sistema a baja
temperatura tienen acceso a un número muy inferior de estados de energía, de forma que la
misma cantidad de calor tiene un gran efecto sobre el grado de desorden, igual que un
estornudo en una silenciosa biblioteca puede ser muy molesto… Este argumento sugiere
que la variación de entropía debe ser inversamente proporcional a la temperatura a la que se
produce la transferencia… Ejemplo tomado de: Atkins, Química Física, 6
ta
edición.
5. Otra forma de definir la Entropía
El siguiente pensamiento de J. Aguilar Peris, en Curso de Termodinámica, 1981
nos dice que, “Quizás pocas ideas en la ciencia han sido tan difíciles de comprender
como el Segundo Principio de la Termodinámica y la introducción de la función
Entropía”. Tal vez esta opinión pueda enmarcar, en cierto sentido, la dificultad que
presenta este tema que forma parte de los contenidos de la materia. Creemos que la
Primera y Segunda Ley, nunca se olvidan. Alguna idea, de alguna forma, al menos
relacionada con sus definiciones más generales, queda en el profesional que alguna vez
pasó por la materia, aunque no ejerzan en un área relacionada con la fisicoquímica.
Dado que el concepto de Entropía, es un tema de difícil entendimiento, para facilitar la
comprensión del mismo se puede recurrirá al uso de otros recursos como por ejemplo la
incorporación del contexto histórico del tema, una narración, un chiste. Es importante
tratar de introducir otras formas para abarcar otras puertas de entrada al conocimiento
como lo son en este caso el uso de la narrativa en la enseñanza: un texto literario “La
Entropía” de un modo más poético, y un texto que presente y analice el contexto
histórico en el que surge el tema
Fragmento tomado de Blank-Cereijido y Cereijido, La vida, el tiempo y la
muerte, 1995. En este caso, el texto mencionado a continuación, en algún sentido mira
a “La Entropía” de un modo más poético, pero sin alejarse de la idea del continuo
incremento de la entropía del Universo, Segunda Ley en otras palabras.
….Ahora bien, como en el Universo siempre están ocurriendo procesos (fluyen los ríos, ilumina
el sol, digieren los gatos, hilan los telares, explotan las bombas, caminan las personas) y todos
ellos disipan energía útil, siempre está aumentando TS (el producto de la temperatura absoluta
por la entropía). En razón de ello, el segundo principio de la termodinámica afirma: la entropía
del Universo siempre crece.
El enunciado del segundo principio hizo que se mirara al Universo con profunda
extrañeza, si la entropía crece, un momento en el que haya menos entropía será anterior a un
momento en el que habrá más. Se creyó entonces que el crecimiento de la entropía señalaba
la dirección positiva del tiempo. El Universo dejó de ser considerado como un enorme cúmulo
de materia suspendida en el vacío, funcionando eternamente en la misma forma, y pasó a ser
entendido como algo que iba cambiando, se iba gastando, iba envejeciendo. Venía de un
momento en el que había tenido menos entropía y marchaba hacia un destino provocado por
su constante funcionamiento y su propia inutilización de energía, en el que se detendría y
moriría. Estas ideas estaban de acuerdo con las de aquellos que se habían puesto a calcular,

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por ejemplo, cuánto tiempo iban a tardar los ríos de Europa en erosionar, borrar y llevarse los
Alpes. La termodinámica le indico al hombre del siglo pasado que hay una flecha del tiempo -
como después se le dio en llamar- que apuntaba desde un pasado hacia un futuro….
Blank-Cereijido y Cereijido, La vida, el tiempo y la muerte, 1995.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/52/html/lavida.html.
Desde el contexto histórico podemos decir:
….Clausius se propuso alrededor de mediados de 1800, encontrar alguna magnitud que
pudiera medir cuantitativamente la tendencia de los sistemas a realizar un cambio determinado
y en qué sentido se verifica, así introdujo la magnitud entropía (del griego entropós, que
significa “evolución”), como una medida de la capacidad para que se realizase el cambio…
(Aguilar Peris, Curso de Termodinámica, 1981)
Finalmente podemos introducir el concepto desde el humor:
Entropía y Desorden

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1. Introducción
La materia Fisicoquímica dentro de las carreras de Farmacia y Bioquímica,
proporciona al estudiante las bases y fundamentos necesarios para su aplicación
posterior a la fisicoquímica de sistemas biológicos e integrarlos en el análisis de los
procesos biológicos esenciales. Dicha materia abarca diferentes conceptos, como la
Primera y Segunda Ley de la Termodinámica.
El Segundo Principio de la Termodinámica define la función de estado entropía (S)
que permite predecir cuáles de los cambios permitidos por la Primera Ley serán
espontáneos. El objetivo del Segundo Principio es expresar la espontaneidad
termodinámica de un fenómeno. Cabe señalar que la calidad de espontáneo desde el
punto de vista termodinámico implica que un fenómeno, proceso o reacción va a ocurrir
prescindiendo del tiempo necesario para su transcurso.
2. Definición del Segundo Principio de la Termodinámica
El Segundo Principio puede enunciarse de varias maneras, siendo todas ellas
equivalentes, algunos de ellos:
a) El enunciado propuesto por Clausius (1856) es uno de los más claros y mantiene
el enunciado de la Primera Ley. La energía del universo es constante, la entropía
aumenta hacia un máximo.
b) En los procesos espontáneos hay un aumento de la entropía del universo.
c) Es imposible transferir calor de un cuerpo de menor temperatura a un cuerpo de
mayor temperatura sin invertir trabajo en el proceso (Lord Kelvin).
d) La entropía de un sistema aislado aumenta en un proceso irreversible y
permanece constante en un proceso reversible. La entropía nunca disminuye.
e) El calor no puede fluir de un cuerpo más frío a uno más caliente (Clausius).
3. Entropía
Dentro de esta Unidad, un concepto central para entender “La Entropía” en sus
definiciones científicas, es el de la disipación o dispersión de la energía, para ello
utilizamos la siguiente imagen potente: el ejemplo de “la pelota rebotando en el suelo”
(un ejemplo cotidiano fácil de visualizar)