What is entropy? - Jeff Phillips

¿Qué es la entropía? - Jeff Phillips

Traductor: Laura Gonzalez Ruiz Revisor: Lidia Cámara de la Fuente

There's a concept that's crucial to chemistry and physics.

Hay un concepto crucial para química y la física.

It helps explain why physical processes go one way and not the other:

Este explica porque los procesos físicos son de una manera y no de otra

why ice melts,

por qué se derrite el hielo,

why cream spreads in coffee,

por qué la crema se propaga en el café,

why air leaks out of a punctured tire.

por qué sale el aire de una llanta rota.

It's entropy, and it's notoriously difficult to wrap our heads around.

Se llama entropía, y es notoriamente difícil de entender.

Entropy is often described as a measurement of disorder.

La entropía se describe usualmente como una medida del desorden.

That's a convenient image, but it's unfortunately misleading.

Esa es una representación conveniente, pero desafortunadamente es...

For example, which is more disordered -

Por ejemplo, ¿qué es mas caótico

a cup of crushed ice or a glass of room temperature water?

una vaso de hielo picado o un vaso de agua a temperatura ambiente?

Most people would say the ice,

La mayoría de las personas diríamos el hielo

but that actually has lower entropy.

pero realmente ese tiene menos entropía.

So here's another way of thinking about it through probability.

Hay otra manera de pensar en ello a través de la probabilidad.

This may be trickier to understand, but take the time to internalize it

Esto puede ser un poco difícil de entender pero tomate un momento para asimilarlo

and you'll have a much better understanding of entropy.

y tendrás mejor entendiemiento sobre la entropia.

Consider two small solids

Piensa en dos pequeños cuerpos sólidos que están

which are comprised of six atomic bonds each.

comprendidos cada uno de 6 enlaces atómicos.

In this model, the energy in each solid is stored in the bonds.

En ese modelo la energía en cada solido cuerpo denso está almacenada en un enlace.

Those can be thought of as simple containers,

Estos pueden verse como contenedores simples

which can hold indivisible units of energy known as quanta.

que pueden sostener unidades invisibles de energía conocida como cuántica.

The more energy a solid has, the hotter it is.

A más energía tiene el cuerpo sólido, mas caliente es.

It turns out that there are numerous ways that the energy can be distributed

Sucede que hay numerosas maneras de que la energía puede ser distrubuida

in the two solids

en los dos cuerpos sólidos

and still have the same total energy in each.

y aún haber la misma energía en cada uno.

Each of these options is called a microstate.

Cada una de estas opciones se llama microestado.

For six quanta of energy in Solid A and two in Solid B,

Por 6 cuanticos de energia en en solido A y 2 en solido B

there are 9,702 microstates.

hay 9702 microestados.

Of course, there are other ways our eight quanta of energy can be arranged.

Por supuesto, hay otras maneras que de organizar nuestras 8 energías

For example, all of the energy could be in Solid A and none in B,

Por ejemplo, toda la energía puede estar en el sólido A y ninguna en el sólido B

or half in A and half in B.

o la mitad en el sólido A y mitad en el sólido B

If we assume that each microstate is equally likely,

Si asumimos que cada microestado es igualmente probable,

we can see that some of the energy configurations

podemos ver que algunas configuraciones de la energía

have a higher probability of occurring than others.

tienen mas probabilidades de ocurrir que las otras.

That's due to their greater number of microstates.

Esto es debido a su mayor número de microestados.

Entropy is a direct measure of each energy configuration's probability.

La entropía es una medida de toda probabilidad de configuración de energía.

What we see is that the energy configuration

Lo que vemos es que la configuración de la energía

in which the energy is most spread out between the solids

en la que la energía se dispersa entre los cuerpos sólidos

has the highest entropy.

tiene la mayor entropía

So in a general sense,

Así que en terminos generales

entropy can be thought of as a measurement of this energy spread.

la entropía puede ser vista como medida de esta propagación de la energía.

Low entropy means the energy is concentrated.

Baja entropia significa que la energía está concentrada.

High entropy means it's spread out.

La alta entropía significa energía esparcida.

To see why entropy is useful for explaining spontaneous processes,

Para ver porque la entropía es útil explicando procesos espontáneos,

like hot objects cooling down,

como elementos calientes derritiendose,

we need to look at a dynamic system where the energy moves.

necesitamos mirar el sistema dinámico en el que se mueve la energía.

In reality, energy doesn't stay put.

En realidad, la energía no se queda quieta.

It continuously moves between neighboring bonds.

Ésta continua moviéndose entre enlaces vecinos.

As the energy moves,

Mientras las energía se mueve,

the energy configuration can change.

su configuración puede cambiar.

Because of the distribution of microstates,

Por la distribución de los microestados,

hay un 21 % de posibilidad que el sistema esté mas tarde en la configuración

there's a 21% chance that the system will later be in the configuration

en el cual la expansión de la energía se maximiza.

in which the energy is maximally spread out,

hay un 13 % de posibilidad que esta vuelva a su punto inicial,

there's a 13% chance that it will return to its starting point,

y un 8 % de posibilidad que A gane energía.

and an 8% chance that A will actually gain energy.

Nuevamente, vemos que con más formas cómo la que la energía se dispersa

Again, we see that because there are more ways to have dispersed energy

y la entropía alta concentra energía,

and high entropy than concentrated energy,

esta energía tiende a dispersarse.

Es por esto que si pones un objeto caliente cerca a uno frio,

the energy tends to spread out.

That's why if you put a hot object next to a cold one,

el frió se calentará y el caliente se derretirá.

the cold one will warm up and the hot one will cool down.

Pero incluso en este ejemplo,

hay un 8 % de posibilidad que el objeto caliente se vuelva mas caliente.

But even in that example,

there is an 8% chance that the hot object would get hotter.

Why doesn't this ever happen in real life?

¿Por qué pasa esto en la vida real?

It's all about the size of the system.

Es por que tamaño del sistema.

Our hypothetical solids only had six bonds each.

Nuestros cuerpos sólidos hipotéticos solo tienen 6 enlaces cada uno.

Let's scale the solids up to 6,000 bonds and 8,000 units of energy,

Ampliemos los sólidos a 6000 enlaces y 8000 unidades de energía,

and again start the system with three-quarters of the energy in A

y empecemos nuevamente el sistema con tres cuartos de la energía en A

and one-quarter in B.

y un cuarto de la energía en B

Now we find that chance of A spontaneously acquiring more energy

Ahora encontramos que la probabilidad de que A adquiera más energía espontáneamente

is this tiny number.

es un numero pequeño.

Familiar, everyday objects have many, many times more particles than this.

Objetos conocidos que usamos diariamente, tienen más partículas que este.

The chance of a hot object in the real world getting hotter

La probabilidad de que un objeto caliente se vuelva más caliente

is so absurdly small,

es absurdamente pequeña

it just never happens.

simplemente nunca sucede.

Ice melts,

El hielo se derrite,

cream mixes in,

la crema se mezcla

and tires deflate

y las llantas se desinflan

because these states have more dispersed energy than the originals.

porque estos estados tiene mas energía dispersa que los originales.

There's no mysterious force nudging the system towards higher entropy.

No hay una fuerza misteriosa empujando los sistemas a mayor entropía.

It's just that higher entropy is always statistically more likely.

Es solo que la mayor entropía es estadisticamente más probable

That's why entropy has been called time's arrow.

Es por esto que la entropía has sido llamada flecha del tiempo.

If energy has the opportunity to spread out, it will.

Si la energía tiene la oportunidad de esparcirse, lo hará.