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3.1 Procesos espontáneos, aumento en la entropía del uni ve rso
Basándose en un gran número de resultados experimentales acumulados a lo largo de los
años, se ha podido establecer claramente que la energía en un sistema aislado debe
conservarse. La Primera Ley de la tennodinámica no puede expl icar, sin embargo, ciertos
fenómenos físicos observados como los que se mencionan a continuación: la conversión de
calor en trabajo no puede efectuarse de manera continua con una eficiencia del J00%; el
calor no puede fluir de manera espontánea desde un objeto de baja temperatura hacia otro a
temperatura mayor; un gas fluye hacia una cámara de vacio de un modo espontáneo; el
agua y la sal se mezclan espontáneamente para formar una solución, pero la separación de
esa solución no se puede lJevar a cabo sin la ayuda de un agente externo.
Una de las características de lo espontáneo es que no causa asombro: las cosas ocurren
como siempre lo han hecho. Científicamente cabe la pregunta de por qué ocurren las cosas
como lo hacen. ¿Cómo podemos caracterizar científicamente Wl proceso que ocurre
espontáneamente? ¿Cómo podemos predecir si un proceso ocurrirá espontáneamente? ¿Qué
criterio científico tenemos a la mano para afirmar que un cambio está prohi bido, esto es, si
ocurriera sería inusitado? Para centrar nuestra atención en el conjunto de problemas que
serán considerados en esta Unidad, hagamos una primera pregunta: ¿Por qué es imposible
comprimir un gas encerrado en un recipiente si la presión externa es menor que la presión
interna del gas? ¿Existe, desde el punto de vista tennodinámico, alguna caracteristica que
podamos asociar a este proceso que nos indique que no es posible efectuarlo? Desde el
punto de vista mecánico, podemos argumentar que la suma de las fuerzas sobre la pme
móvil de las paredes está dirigida hacia fuera de la región del gas, lo que hará que esta
superficie se mueva en esta dirección y, por consiguiente, habrá una expansión y no una
compresión. Pero éste es un argumento mecánico y no termodinámico. ¿Existe algún
argumento tennodinámico q'Je nos indique que este proceso de compresión es imposible?
Dejaremos planteado el problema para considerarlo en el contexto de olros cambios cuya
ocurrencia natural es imposible.
Pongamos en contacto térmico dos gases, uno de los cuales se encuentra a una temperatura
mayor que el otro. ¿Por qué no es posible calentar al gas calieme enfriando al gas de menor
temperatura? Desde el punto de vista termodinámico, ¿qué es lo que caracteriza este
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