La forma más frecuente de hablar de la entropía es relacionándola con el desorden de los sistemas, de forma que cuanto más desordenador está, mayor es su entropía. Así, un gas tiene más entropía que un líquido porque sus partículas están más desordenadas al ocupar totalmente el recipiente que las contiene. También decimos que desorden equivale a grado de desconocimiento de las propiedades del sistema, como la velocidad y posición de las partículas.
Además, también decimos que el desorden del Universo nunca disminuye, de forma que en un proceso dado permanece constante o aumenta. Estas dos ideas son suficientes para resolver situaciones de análisis de la espontaneidad de los procesos.
Pero ahora vamos a profundizar un poco más, viendo el concepto de entropía desde el punto de vista de la Termodinámica Estadística, es decir, de sistemas formados por un número enorme de partículas, en los que hay que analizar de cuántas formas se puede configurar el sistema y cuál es la más probable.
En el vídeo se explica desde ese punto de vista por qué se funde el hielo o se desinfla un neumático pinchado. Se basa en analizar las distintas formas de distribución de la energía en un sistema, dando lugar a diferentes "microestados", de forma que la distribución más probable desde el punto de vista estadístico es aquella en la que la energía está repartida por igual en el sistema, está más dispersa.
En el caso del vídeo la probabilidad es mayor en el caso en que la energía está repartida entre las dos partículas por igual con un 21% de probabilidad, mientras que estar toda en una de las dos partículas tiene solamente el 1%. Si aumenta un poco el número de posibles microestados, la diferencia es muchísimo mayor, de manera que pasar energía de un microestado de menor energía a otro de mayor energía tiene una probabilidad del orden de 10-30 en el caso que se plantea.
En el caso de sistemas reales la diferencia de probabilidad entre estados es todavía muchísimo mayor Fíjate en el caso de una caja con dos mitades y pelotas que se mueven aleatoriamente dentro de ella. En el siguiente vídeo se analiza la situación utilizando la combinatoria, probabilidades y estadística (¡matemáticas a tope!), aplicando las conclusiones a un recipiente con gas hidrógeno.
En resumen, los sistemas evolucionan hacia situaciones en las que la energía está repartida de igual forma entre sus componentes, más dispersa entre ellos, que es la más probable. Esa es la situación de máximo desorden y marca la tendencia de la evolución espontánea de los sistemas.
Pero hay que tener en cuenta que más probable no indica seguridad absoluta. Por ejemplo, si se cae un vaso de vidrio desde varios metros de altura y choca contra un suelo duro, lo que esperamos es que rompa en trozos desiguales que salen disparados en todas las direcciones. Pero existe una posibilidad de que quede tal cual estaba antes de caer, sin romperse, aunque prácticamente nula. ¡No pruebes, porque no lo vas a ver!
¡Mira lo que hace Tim Blais en su "Entropic time", con todo evolucionando hacia atrás! Es una adaptación muy particular de una canción de Billy Joel, "For the longest time", como ya vimos hace tiempo en una entrada en este blog. ¡Y en otra entrada también hacíamos referencia a la canción "The second law" de Muse!