En una entrada anterior se habló de la entropía de un sistema físico (si es su deseo verla o repasarla, haga clic aquí), concepto el cual viene a recordarnos el postulado de la irreversibilidad natural de algunos procesos físicos, de entre los cuales se incluyen la gran mayoría de los procesos físicos reales. Pero si nos detenemos en éste punto resulta que, de lo que trata la física es de llegar a unas ecuaciones las cuales se puedan revertir, esto es, crear entes que no solo hagan evolucionar un sistema físico de un estado A a un estado B , sino que también lo puedan hacer involucionar desde el estado B al estado A. O sea, las leyes de la física clásica siempre han intentado ser predictivas y reversibles, y cuanto más predictivas y reversibles han sido, más ampliamente han sido aceptadas en nuestro acervo cultural y científico.
Por ejemplo, supongamos dos partículas puntuales e idénticas de masa "m", en donde ambas están girando entre sí de la misma manera que la Tierra y la Luna giran entre sí. Si con mi mano cojo ambas partículas y hago variar el giro entre ellas, entonces las leyes newtonianas de la gravedad me da la energía que mi mano le he añadido o quitado al sistema bi particular, y lógicamente, puedo nuevamente con mi mano restablecer las órbitas antiguas, esto es, las leyes newtonianas de la gravedad son reversibles, y es por ello que las interacciones gravitatorias pueden deshacen lo hecho de la misma manera que pueden restablecen lo deshecho en todos los casos posibles. Las leyes de Newton son reversibles.
Pero como quiera que nuestras manos no son perfectas, ni tampoco nos solemos enfrentar a sistemas con un número finito y manejable de partículas ideales sino más bien a sistemas de millones y trillones de partículas las cuales interaccionan entre sí mediantes fuerzas inimaginables para cualquier ser humano, es casi seguro que hay interacciones que se escapan de la física conocida (o mas bien dicho, se escapan de la física postulada), llegando el sistema a ser cambiado a un estado tal que el universo (sistema más entorno) ya no puede volver a como estaban antes (ha envejecido el universo y no puede volver atrás, al menos bajo la mano de cualquier mortal, siendo incluso el mismo mortal parte del universo!!). Ha habido un cambio irreversible del universo, se ha hecho más mayor, ha aumentado su entropía (ése reloj universal que se puede parar durante un tiempo pero nunca revertir). Y a esas interacciones desconocidas (las cuales siempre habrá porque siempre seremos simples mortales con nuestras lógicas limitaciones) las llamamos interacciones generadoras de calor, y las llamaremos así porque el calor es el trasiego de energía que fluye de un sistema físico a otro como producto de las interacciones que aún no conocemos, interacciones que aunque tal vez podamos experimentar parte de sus efectos, y por tanto llegar a postularlos, nunca tendremos su pleno dominio porque si así fuese ya no sería lo desconocido.
Resumiendo, siempre podamos aprovechar parte de esa energía desconocida llamada calor, la cual hemos generado por nuestra innata rudeza a la hora de interactuar con un sistema microscópico, pero no podemos aprovechar todo de ella porque si así fuese ya no sería calor (si aprovechamos todo lo desconocido, ya no sería lo desconocido!!).
Además, y como ya se dijo antes, si nuestras rudas manos interactúan con un sistema de trillones de partículas microscópicas, los átomos de nuestras manos también interactúan, volviéndose todo más incontrolable aún.
Es por ello que ya hemos madurado el segundo principio de la termodinámica, el cual dice así:
Enunciado de kelvin del Segundo Principio de la Termodinámica: "Según hechos experimentales, no existe ningún dispositivo cíclico que que no haga otra cosa que absorber calor de una única fuente y convertirla íntegramente en trabajo" . O hablando de forma coloquial, no podemos convertir toda la energía macroscópicamente indomable (calor) en energía macroscópicamente domable (trabajo).
O bien, si lo decimos de una manera parecida a lo pensado por del célebre físico H B Callen, diríamos algo así como que: "Calor es el fruto de aquellas interacciones microscópicas de media estadística temporal no detectable de forma macroscópica" . En efecto, nuestros rudos instrumentos macroscópicos de medida sólo pueden dar cuenta de aquellos comportamientos microscópicos cuyo valor medio promediado en el tiempo pueda ser medido (de forma directa o indirecta), encasillándose todos los demás comportamientos microscópicos, esto es aquellos cuyo valor medio promediado en el tiempo sea macroscópicamente inmedible, como "calor". Y claro, nunca podremos convertir lo inmedible en medible al cien por cien. Así que olvidémonos de aprovechar todo el calor para convertirlo íntegramente en trabajo. Es imposible un móvil perpetuo de segunda especie (es imposible construir un dispositivo cíclico que coja calor de una única fuente y lo convierta íntegramente en trabajo) .
Y para despedirme de ustedes, y como es mi costumbre, es mi deseo regalarles una bonita canción que nos haga recordar el concepto físico, aquí tratado, de que es imposible convertir todo el calor (Heat) en trabajo (Work) porque siempre puede haber una desconocida quinta fuerza tan descomunal como armónica (Fifth Harmony). ¿Quién dijo que había 4 fuerzas fundamentales en la naturaleza? Si es que siempre se aprende algo nuevo, por ello siempre habrá calor, un calor tan indomable como desconocido. Aquí les dejo pues con el magnífico grupo musical "Fith Harmony" y su canción "Work from home":
Canción "Work from home" (Fifth Harmony)
Un cordial saludo y hasta la próxima.
