¿Y de la entropía qué?

por: Camilo Botero G.*

En estos tiempos de crisis energética y concientización del gran impacto que la utilización de las energías convencionales tiene sobre el medio ambiente, cada vez entendemos más a fondo sobre las energías que consumimos diariamente y cómo en su gran mayoría están cambiando el clima del mundo, pero en lo que a la entropía se refiere poco o nada le dedicamos y su desconocimiento es generalizado.

Cuando tomamos nuestros cursos de termodinámica en la universidad durante nuestra formación como ingenieros, esta materia es una de las más exigentes y cuando llegamos a la segunda ley de la termodinámica en donde está implícito el concepto de entropía, entramos en un gran misterio que nos produce gran frustración y finalmente optamos por utilizar esta propiedad termodinámica tan útil como misteriosa, tomando sus datos de las tablas de propiedades termodinámicas y con esos datos hacemos diagramas, T-s ó h-s, que nos ayudan a visualizar los procesos, los ciclos y finalmente realizar cálculos de consumos y rechazos de energía térmica, así como producción y consumos de potencia mecánica.

Sin embargo. poco o nada sabemos de la entropía, cuando en mis cursos pregunto sobre la percepción, que tiene cada alumno de esa propiedad, viene la respuesta clásica... “es una medida del desorden”... pero eso no significa nada real, ni nos ayuda a entender la verdadera naturaleza de esta propiedad. En estos días en mi curso de Cogeneración en un Diplomado de Eficiencia Energética, recibí de dos alumnos sendas respuestas simpáticas...

“...la entropía es: ...una buena pregunta...”

Y... “profe: usted cuál respuesta quiere; la romántica o la ingenieril...”

Un profesor de la Universidad Nacional de Colombia, mi alma mater, les decía a sus alumnos al llegar al tema de la entropía: “...ustedes ya medio entendieron el concepto de temperatura, ahora traten de explicárselo a un analfabeta... y continuaba: iniciaré con el concepto de entropía con ustedes, entonces: temperatura es a analfabeta, como entropía es a estudiante de termodinámica…”

Hay otro misterio de la entropía que se conoce como la muerte térmica del universo. Si la definición de entropía es energía dividida por la temperatura absoluta, cuando esta se despeja, queda la temperatura igual a la energía dividida por el cambio en entropía. Como según la primera ley de la termodinámica le energía ni se crea ni se destruye (solo se convierte de una en otra forma) es pues teóricamente constante, a su vez el denominador que es el delta de entropía, siempre creciente según la segunda ley de la termodinámica, conduce a un valor de la temperatura cada vez menor hasta llegar al cero absoluto, lo cual sería esa muerte térmica del universo.

Esta conclusión es controvertida de muchas maneras, pero desde una matemática simple de la física, es incontrovertible.

Este concepto de la entropía además de usarlo asociado a la energía en donde podríamos decir que es la energía ponderada a su nivel termodinámico (energía dividida por su temperatura absoluta) se está utilizando en otras áreas del conocimiento; algunos ejemplos son:

La inteligencia
Existen dos tipos de inteligencia desde el punto de vista de la entropía:
- Inteligencia Entrópica, que se manifiesta cuando el cerebro está en modo “lógico verbal” en este momento la mente actúa como un sistema abierto entrópico, aumentando la entropía y la incertidumbre general del organismo.
- Inteligencia Contraentrópica se manifiesta cuando el cerebro se encuentra en modo “emocional”, en este modo la mente se comporta como un sistema abierto contraentrópico, concentrador de energía, disminuyendo la entropía y la incertidumbre general del organismo.

Según la Segunda Ley de Termodinámica, todos los sistemas tienden a su entropía máxima. Los seres vivos son sistemas que “aprovechan” esta ley para obtener energía de la degradación de otros sistemas, apoyándose en un precario equilibrio inestable, pero suficientemente firme como para permitir su existencia durante un tiempo indefinido.
Tomado de Teoría Termodinámica de la Inteligencia, Capítulo 5, (Tomado de internet).

Es necesario, entonces, considerar las condiciones iniciales para descubrir cuál va a ser la evolución (siempre recordando que la entropía rompe con la idea de determinismo). Georgescu-Roegen: La entropía y la economía (Tomado de Internet)

En la informática (Resumen)
Este artículo, desde un nuevo enfoque teórico interdisciplinario, analiza la cuestión del desarrollo de software multimediales educativos, considerándolos como Sistemas Interactivos Multimediales (SIM), relacionándolos con principios de disciplinas y conceptos tan diversos como la termodinámica, entropía, constructivismo y teoría general de sistemas.

Introduciendo el concepto de entropía como un proceso de transmisión de flujos de información, se orienta el proceso de diseño de los SIMs como un sistema complejo aceptando, desde una perspectiva constructivista, que el alumno toma el rol protagónico en el proceso de aprendizaje, entonces, un nuevo modelo de software multimedial educativo debería implicar al alumno no sólo en el tramo final como usuario, sino que tendría que intervenir durante toda la etapa en que se va realizando el proceso de aprendizaje.

Donde mejor podemos visualizar el efecto del crecimiento de entropía en nuestra industria, es en el caso de la compresión del refrigerante, en donde la ineficiencia del proceso se manifiesta en delta de entropía que en el diagrama P-h, clásico para analizar el ciclo de refrigeración se aprecia una desviación a la derecha del proceso de compresión, saliendo el refrigerante con una entalpía mayor y una temperatura también mayor, traduciéndose por tanto en un mayor consumo de energía.

En fin, para no alargar “esta botadera de corriente” como diría cualquier joven estudiante de termodinámica cuando se enfrenta al tema de la entropía, nuestra misión como ingenieros, técnicos y como ciudadanos del mundo es minimizar la generación de entropía a través de equipos y sistemas más eficientes y sobre todo en la búsqueda de nuevas tecnologías que optimicen la conversión y utilización de la energía.

ASHRAE está empeñada en lograr en los edificios: El balance de energía “cercano a cero” en los edificios de alto desempeño, antes era: El balance de energía base cero, pero esto es al momento casi imposible. Debemos apoyar esa iniciativa haciendo nuestros diseños, montajes, operación y mantenimiento, lo más eficientes posibles.

* Camilo Botero es el actual presidente de ACAIRE y presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores Ltda. Se ha desempeñado como docente en varias universidades colombianas, gremios y actualmente en ACAIRE en cursos de diplomado de proyectos de aire acondicionado, eficiencia energética en aire acondicionado y refrigeración, cogeneración y trigeneración, psicometría aplicada, termodinámica, mecánica de fluídos, transferencia de calor y turbomaquinaria.