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Rompiendo la segunda ley de la termodinámica

 

LO MEJOR DE LA RED

Un nuevo artículo de Artur Sala, según explica le ha llevado mas de 2 meses realizarlo. Esta vez nos mete de lleno en la controvertida segunda ley de la termodinámica que es con la que siempre chocan a nivel académico los dispositivos de “energía libre”.

Publicado en:  www.artursala.wordpress.com  el 9 de Enero de 2013.

Queridos lectores.

Si bien en los próximos artículos vamos a abordar el más controvertido tema que se pueda plantear, el de los “supuestos y permisibles” sistemas generadores de la mal llamada “energía libre”, es imperante introducir antes al lector en unas bases científicas sólidas que permitan justificar tales sistemas. Para ello, sera necesario hacer una interpretación rigurosa de las autoproclamadas “leyes de la termodinámica“, a los que los científicos han reconvertido en dogmas de fe. Y digo “leyes” porque este artículo demostrará que no son tal, sino solo principios, una diferencia sutil, en tanto que un principio es una fundamentación que tiende a cumplirse, y una ley, un imperativo.

Para introducirnos en este complejo y al mismo tiempo espinoso tema, vamos a basarnos en un científico oficial que ha puesto sobre la mesa los límites y contradicciones que plantean estas leyes. Es importante con este tema ser muy conservador y academicista al principio, para a posteriori, introducir la  hipótesis más rompedora; el campo escalar.

AIRES NUEVOS DESDE SAN DIEGO

Daniel P. Sheehan. Físico de la Universidad de San Diego.
Daniel P. Sheehan. Físico de la Universidad de San Diego.

 

A finales de Julio de 2002, el físico Daniel P. Sheehan de la Universidad de San Diego [ ver 1 ], organizó el primer congreso de científicos dispuestos abiertamente a debatir sobre posibles sistemas que violaran la segunda ley, y en donde acudieron más de 120 reputados físicos y químicos de todo el mundo. Sheehan siempre ha alegado que al no estar dentro de los centros académicos americanos más “top”, desde la pequeña Universidad Católica de San Diego,se tiene una política más permisiva y de mente más abierta con el tipo de investigaciones que en ella se desarrollan.

Desafiando la segunda ley de Daniel P. Sheehan.
Desafiando la segunda ley de Daniel P. Sheehan.

Sheehan tiene una metáfora bastante interesante sobre las leyes de la termodinámica, que ha resumido en su excelente ensayo titulado “Desafiando la Segunda Ley: teoría y experimentos”, que me parece interesante para introducir al lector desconocedor de ciencia en este ardoroso tema. Se que para muchos es duro ahondar en las complejidades de la física más fundamental, pero el esfuerzo sin duda vale la pena, porque al final, todo el mundo podrá estar capacitado para entender y ver por si mismo, de cuantos dogmas se han vertido sobre estas leyes, y de como estos estén posiblemente, frenando un salto en la humanidad sin precedentes. 

De eso, se derivan los nervios, el dogmatismo, las presiones y las censuras del “stablishment” científico, que encierra esta ley.

VIVIMOS EN UN CASINO

Vivimos en un casino. Todo tiende a ir a perderse.
Vivimos en un casino. Todo tiende a perderse.

 

Todo el mundo debe de tener claro, que si uno acude a las Vegas dispuesto a apostar en la ruleta o las máquinas tragaperras, juegos donde el azar siempre tiene la última palabra, tarde o temprano lo va a perder TODO. Es una cuestión estadística y matemática irrefutable. En este sentido, el universo opera de manera bastante parecida.

 

Vamos a definir las tres primeras leyes. [0]

Ley Cero. Si dos sistemas están por separado en equilibrio con un tercero, entonces también deben estar en equilibrio entre ellos.

El concepto de temperatura se basa en este principio cero, y se define como la velocidad media de movimiento de los átomos que forman una substancia. Mayor temperatura implica mayor velocidad.

En el juego de poker, esto quiere decir simplemente que hay un juego de poker (un reto).

Primera ley. El cambio en la energía interna de un sistema es igual al trabajo producido por el sistema (parte aprovechada de la energía) más el calor desprendido (parte desaprovechada).

∆ E = W + Q

Esta ley, nos introduce el concepto tan archiconocido como incomprendidode que la energía no se crea ni se destruye, sino que solo se transforma.

Se trata, de una de las típicas frases, que se nos quedan “retenidas” en la memoria durante nuestra época de escolares. Y digo quedan retenidas porque casi nadie, entiende verdaderamente que significa esta sentencia. Porque… que quiere decir que la energía se conserva? Acaso no se desvanece cuando se consume un tronco por el fuego como me preguntó en cierta ocasión sin miedo un avispado alumno mío? Aquí es imperativo introducir el concepto de “degradación” de la energía.

LA ENERGÍA SE DEGRADA

La eficiencia de un buen motor eléctrico, no supera el 75%.

La eficiencia de un motor eléctrico no supera el 75%.

Un buen motor eléctrico es un sistema que convierte la energía eléctrica en mecánica, con una eficiencia del 75% aproximadamente. Esto quiere decir aplicando la primera ley, que la energía interna en forma de electricidad, es convertida en un 75% de energía mecánica (parte aprovechada) que se denomina comúnmente trabajo, más un 25% de calor (energía desaprovechada). (Nótese aquí que calor y temperatura son cosas termodinámicamente distintas). En el caso de una máquina de vapor, que convierte energía química almacenada en carbon o gasolina en energía mecánica, la eficiencia no ronda el 10% hasta un máxime a lo sumo un 25% en un coche de Fórmula 1, lo cual quiere decir que el 90% se “pierde” en forma de calor y no produce trabajo alguno. Por tanto, la energía tiene diferentes factores de rendimiento en función de como queramos transformarla. Si lo que queremos es pasar de energía mecánica a calor vamos a tener un rendimiento muy superior a si queremos hacer lo contrario. Por tanto el calor, es la forma más “degradada” o degenerada de energía, el estado final al que todo sistema tenderá con el paso del tiempo.

Esto quiere decir en el juego de poker, que no puedes ganar porque a cada instante necesariamente estas perdiendo algo.

Se convierte por tanto en imperativo definir una forma de entender este grado de “degradación” de la energía. Para ello, se introdujo el concepto de entropía, una medida física que nos daba idea del grado de desorden que posee un sistema.

ENUNCIADOS Y MAS ENUNCIADOS.

Sheehan pone de manifiesto en su ensayo algo muy interesante; existen más de 21 maneras de enunciar esta ley. Vamos a ver algunas de las más conocidas y simples de comprender, sin introducir de momento el concepto de entropía.

Rudolf Clausius.

Rudolf Clausius.

Enunciado 1. Enunciado de Clausius: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único efecto sea transferir calor de un foco frío a otro caliente.

Esta de definición es la más simple amén que la de más sentido común que existe. El calor siempre fluye de un foco caliente a otro frío y al final, la temperatura de ambos se iguala. El proceso inverso lógicamente, esta prohibido.

Enunciado 2. El sistema de movimiento perpetuo, es imposible.

Bien aquí se pone de manifiesto el hecho de que todos los sistemas mecánicos tienen algo de rozamiento, de manera que tarde o temprano todos tienden a detenerse (sistema cerrado). Sin embargo, si de alguna manera esta rotación permitiera captar con ello una cierta energía externa (sistema abierto) que fuera superior al calor desprendido por el rozamiento, tal sistema sería entonces posible. Los paréntesis de sistema abierto y cerrado, tendrán sentido más adelante.

Enunciado 3. No existe un refrigerador “perfecto”.

Se deduce de la primera ley, es decir que siempre hay unas pérdidas en forma de calor.

Nicolas Léonard Sadi Carnot.

Nicolas Léonard Sadi Carnot.

Enunciado 4. Ciclo de Carnot. Todas las máquinas, tienen un rendimiento inferior al 100%. Una maquina con un rendimiento del 100 o superior, es imposible.

Idem, se deduce de la primera ley.

Enunciado 5. Todo proceso de la naturaleza es irreversible. Solo un proceso cuasi-estático o adiabático* es reversible.

(Un proceso cuasi-estático es un proceso que se hace a tanta lentitud que no se desprende calor y por tanto energía perdida, y un proceso adiabático es un proceso donde NO se desprende calor. Por tanto, ambos vienen a ser lo mismo). Esta ley, es la ley de Murphy del Universo. Nos esta confirmando que todo a la larga tiende a ir a peor.

En las leyes del póker de Sheehan para la segunda ley, esta se definiría como; Nunca puedes estar como estabas antes.

Joseph Louis Gay-Lussac.

Joseph Louis Gay-Lussac.

Enunciado 6. La expansión adiabática de un gas ideal, es un proceso irreversible.

(Aquel gas que cumple con la ley de Gay-Lussac, que dice que para una misma temperatura, un gas que se expanda al doble de volumen reduce su presión exactamente a la mitad. Todos los gases tienden a cumplir este principio pero ninguno del todo, por tanto ninguno se puede considerar ideal). Bien aquí si es necesario hacer un stop porque en esta afirmación se plantean no ya una si no dos importantes falsedades. La primera es que un proceso adiabático es imposible ja que contradecería la primera ley,  ya que ha quedado claro que siempre se pierde algo de energía (esto es, se desprende algo de calor) por más lento que se haga el proceso. La segunda, es que tampoco existe en la naturaleza un gas ideal, es decir el que cumple la Ley de Gay-Lussac. La consecuencia de esto, es que las leyes de la llamada “termodinámica del equilibrio” (luego veremos que es exactamente esto cuando introduzcamos el concepto de no-equilibrioestán definidas todas en su integridad, en sistemas imposibles o inexistentes en la naturaleza. Esto pasará a verse más claramente en el capcioso anunciado siguiente.

Enunciado 7. Equilibrio termodinámico. Las propiedades de un sistema cerrado y en perfecto equilibrio, asumen valores estáticos.

(Un sistema cerrado es aquel completamente aislado del universo que no comparte ni energía ni materia).

Un sistema así no es posible por doble motivo; primero porque es imposible como veremos aislarse completamente del Universo, y segundo, porque el equilibrio perfecto es igualmente imposible como veremos más adelante. Un estado de no-equilibrio termodinámico es aquel que se da cuando las variables del sistema como pueda ser el volumen, la presión o la temperatura están cambiando, es decir, un estado que al no permanecer constante, forzosamente por la primera ley debe generar entropía. De esta parte se encarga la termodinámica de no-equilibrio, y este hecho que como vemos ocurre siempre, esto es, el que la naturaleza siempre esté en continuo cambio, coincide plenamente con el tercer principio Hermético y con el de otros muchos principios místicos y cabalísticos.

Un apunto aparte de lo dicho hasta aquí con respecto a la temperatura, es que todos los sistemas están sujetos a poder obtener energía del movimiento térmico de los átomos que lo componen. Aunque no lo parezca, los átomos de la pantalla de su ordenador o del papel que esta leyendo, se mueven a velocidades superiores al sonido en un movimiento caótico. Si pudiéramos alinearnos en una única dirección, la cantidad de energía que podríamos extraer sería muy elevada. Sin embargo, aunque hay que aceptar que este hecho es una idealización poco probable, Sheehan ha investigado y presentado varios sistemas que violarían la segunda ley basado en este mismo concepto, y que se discutieron durante el citado congreso de 2002. Sobre esto hablaremos al final del artículo.

Queda por tanto bastante claro, que la segunda ley se define de muchas y variadas formas, algunas de las cuales, poco o nada tienen que ver las unas con las otras. A esto hay que añadirle el hecho de que no todas las definiciones de la segunda ley hacen referencia a la entropía, y en muchas de ellas, la entropía no se puede encabecer en la definición. En otras palabras, no pinta nada allí.

Pero sigamos porque ahora es cuando la cosa se pone verdaderamente interesante. Ahora es el momento de hablar de la entropía y de algunas de sus también… 21 definiciones.

 

Continúa leyendo este artículo completo en la web de Artur Sala:
http://artursala.wordpress.com/2013/01/09/rompiendo-la-segunda-ley-de-la-termodinamica/

Sol Ahimsa Colomgia 2018

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One comment

  1. Gracias Luis por el enlace.

    Sois libres de distribuir todos los artículos del blog.

    Comentar que en breve, vamos a sacar una nueva revista COMPLETAMENTE GRATUITA, con información fresca, inédita y sobretodo muy rigurosa sobre los enigmas del pasado, ciencia censurada, nuevos paradigmas, etc…

    Un saludo y a seguir construyendo.

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