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¿Cuál es la fórmula de entropía de Boltzmann? Definición

Entropía = (constante de Boltzmann k) x logaritmo del número de estados posibles. S = kB logW. Esta ecuación se conoce como la fórmula de entropía de Boltzmann,

Fórmula de entropía de Boltzmann

En termodinámica y física estadística, la entropía es una medida cuantitativa del desorden, o de la energía en un sistema para hacer el trabajo.En física estadística, la entropía es una medida del desorden de un sistema. A lo que se refiere el trastorno es realmente la cantidad de configuraciones microscópicas , W , que puede tener un sistema termodinámico cuando está en un estado especificado por ciertas variables macroscópicas ( volumen , energía , presión y temperatura ). Por “estados microscópicos”, nos referimos a los estados exactos de todas las moléculas que componen el sistema.

Matemáticamente, la definición exacta es:

Entropía = (constante de Boltzmann k) x logaritmo del número de estados posibles

S = k B logW

Esta ecuación, conocida como la fórmula de entropía de Boltzmann , relaciona los detalles microscópicos, o microestados, del sistema (a través de W ) con su estado macroscópico (a través de la entropía S ). Es la idea clave de la mecánica estadística. En un sistema cerrado, la entropía nunca disminuye, por lo que en el Universo la entropía aumenta irreversiblemente. En un sistema abierto (por ejemplo, un árbol en crecimiento), la entropía puede disminuir y el orden puede aumentar, pero solo a expensas de un aumento de la entropía en otro lugar (por ejemplo, en el Sol).

[fragmento de xyz-ihs = ”difusión”]El orden está disminuyendo.

La entropía está aumentando.

Irreversibilidad de los procesos naturales.

Según la segunda ley de la termodinámica:

La entropía de cualquier sistema aislado nunca disminuye. En un proceso termodinámico natural, aumenta la suma de las entropías de los sistemas termodinámicos que interactúan.  

Esta ley indica la irreversibilidad de los procesos naturales . Los procesos reversibles son una ficción teórica útil y conveniente, pero no ocurren en la naturaleza. De esta ley se deduce que es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y cuyo único efecto sea la transferencia de calor de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente. De ello se deduce que las máquinas de movimiento perpetuo del segundo tipo son imposibles.

Entropía en el cero absoluto

Según la tercera ley de la termodinámica:

La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante a medida que la temperatura se acerca al cero absoluto.

Basado en evidencia empírica, esta ley establece que la entropía de una sustancia cristalina pura es cero en el cero absoluto de temperatura , 0 K y que es imposible mediante cualquier proceso, sin importar cuán idealizado esté, reducir la temperatura de un sistema a cero absoluto en un número finito de pasos. Esto nos permite definir un punto cero para la energía térmica de un cuerpo.

El cero absoluto es la temperatura teórica más fría, a la cual el movimiento térmico de los átomos y las moléculas alcanza su mínimo. Este es un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanza su valor mínimo, tomado como 0. Clásicamente , este sería un estado de inmovilidad , pero la incertidumbre cuántica dicta que las partículas aún poseen una energía finita de punto cero . El cero absoluto se denota como 0 K en la escala Kelvin, −273.15 ° C en la escala Celsius y −459.67 ° F en la escala Fahrenheit.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.