LA MAGIA DE LA TERMODINAMICA

Hola Steemit!

Actualmente tengo una residencia en la que estoy viviendo desde hace un tiempo. Pues aprovechando que convivo con todo tipo de personas, aprovecho para traeros un tema fascinante que un buen amigo me ha comentado. La termodinámica.

La termodinámica es una ciencia extraña.
Empezando por su historia como rama de la física. Otras disciplinas dentro del ámbito de las ciencias físicas como la mecánica, la óptica o el electromagnetismo empezaron desarrollando una base teórica para después buscar aplicaciones prácticas al servicio de la sociedad. Pero con la termodinámica fue al revés. Su nacimiento como ciencia tuvo lugar en las primeras décadas de la revolución industrial, con motivo de aumentar el rendimiento térmico de las primeras máquinas de vapor y optimizar el gasto energético de las mismas para ahorrar carbón y otros combustibles. Sólo fue pasado un tiempo, y habiendo adquirido ya cierto grado de madurez, que la termodinámica se reveló como un elemento crucial en el ámbito de la física teórica, introduciendo conceptos como la entropía, de importancia capital para entender, por ejemplo, la naturaleza de nuestro universo como sistema aislado.

Por si fuera poco, el segundo principio de la termodinámica fue el primero en descubrirse, el primer principio fue el segundo en descubrirse, el tercer principio que se descubrió se llama principio cero de la termodinámica, y el cuarto principio recibe el nombre de tercer principio termodinámica. Cosas de la historia de la ciencia. Casi nada.

Pero más sorprendente que todo esto es incluso su capacidad para involucrarse en cuestiones que nada tienen que ver, al menos aparentemente, con teorías del calor, entropía, trabajo termodinámico o conceptos relacionados con la temperatura.

Consideremos a modo de ejemplo el siguiente problema. Supongamos un poliedro (esto es, un cuerpo geométrico limitado por caras planas o polígonos, tal como un cubo, un octaedro, un tetraedro o un icosaedro). Si posamos el poliedro sobre una de sus caras, puede que mantenga estable su posición de equilibrio, o puede que no. Existen poliedros que incluso pueden tener todas sus caras estables (por ejemplo, un dado). Pero otros poliedros irregulares tendrán caras sobre las que tal figura no presentará una posición de equilibrio. “Caerán” hacia algún lado buscando una cara que ofrezca mayor estabilidad.

Bien. La pregunta es: Puede existir un poliedro en el que se de la circunstancia de que TODAS sus caras sean inestables...?Es decir, que sea cual sea la cara escogida de ese poliedro, éste no mantenga su posición de equilibrio?

Lo que a más de uno le pediría el cuerpo en este momento es echar mano de la geometría de centros de masas, de trigonometría, de cálculo de posiciones de equilibrio, y en definitiva de toda la serie de instrumentos matemáticos que acabarían por resolver satisfactoriamente el problema, y concluir que efectivamente NO es posible la construcción de tal figura.

Pero es en este punto donde aparece la termodinámica, haciendo tábula rasa con todos los métodos tradicionales de resolución de este problema geométrico, y ofreciendo una alternativa, tan sorprendente e imaginativa, como elegante y rigurosa.

Analicemos detenidamente qué tipo de objeto sería uno de esas características. Si usamos como base una cara cualquiera del poliedro, éste caerá, “buscando” una nueva cara. Pero esa segunda cara tampoco será estable. De modo que buscará una tercera. Y así indefinidamente. El objeto permanecerá en continuo movimiento, buscando una posición de equilibrio, que por construcción del problema sabemos que no existe.

Y un objeto de ese tipo tiene un nombre propio en termodinámica. Es un móvil perpetuo de segunda especie. Y es imposible por definición. Estaríamos ante un objeto que violaría el sacrosanto principio de conservación de la energía. Se trata de un cuerpo que, a cuenta de su perpetuo movimiento, emplearía más energía de la que dispone (de hecho emplearía INFINITA energía). Eso no es posible sin la acción de un trabajo externo, un dispositivo que “empuje” de algún modo al poliedro a cambiar permanentemente de posición. En definitiva, todo puede resumirse en la noción, tan simple y tan intuitiva a la vez, de que de donde no hay no se puede sacar.

De manera que ahí la tenemos, la señorita termodinámica haciendo acto de presencia donde uno menos se la espera y sin que nadie la reclame. Como por arte de magia.

Pues nada, espero que os haya gustado, y recordad, nunca se sabe en qué momento de vuestra vida cotidiana algún principio de la termodinámica estará actuando en vuestro día a día, pero como habréis podido comprobar con este ejemplo, ella siempre estará al acecho, jejeje...

Un saludo!