LA ENTROPÍA NEGATIVA NETA

 

E.N.N.

-∆Sn

 

FUENTE DE ENERGÍA ILIMITADA

 

 

 


 

TEORÍA DE LA PANTERMODINAMICAà

EL CICLO M à

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ENTROPÍA

 

  La entropía  S es una magnitud adimensional que  la termodinámica la define, entre otras formas, como el cociente entre el calor  Q transferido en un foco y la temperatura  T a la que está dicho foco.

 

 

  En un proceso  isotérmico reversible el calor Q absorbido  o cedido por un foco a la temperatura T y la masa de un mol, al evolucionar desde un volumen inicial V1, hasta otro volumen final V2, queda determinado por la ecuación:

 

 

 

 

  Si en la anterior ecuación, el valor de Q representa el calor que se podía haber transformado en el trabajo W, al evolucionar el subsistema termodinámico desde el volumen inicial V1, hasta el volumen final V2, pero que no lo ha hecho, proceso irreversible, nos lleva a la definición de la entropía como:  la pérdida de la capacidad que sufre un subsistema termodinámico para poder transformar el calor Q en el trabajo W a la temperatura constante T, al evolucionar de forma irreversible desde el volumen inicial V1, hasta el volumen final V2,  siendo  V2 > V1.

  El incremento  de  entropía S que sufre una partícula, en este caso una molécula, al evolucionar irreversiblemente a temperatura constante, desde el volumen inicial  n1 = V1/NA, hasta el volumen final  n2 = V2/NA, queda determinado por la siguiente ecuación:

 

 

 

 

 

 

  Donde R = k·NA, k es la constante de  Boltzmann, NA es el número de Avogadro y n1  y n2, respectivamente, son el volumen inicial y final ocupado por una molécula.

  La termodinámica afirma que es muy improbable que, sin un aporte de un trabajo auxiliar, un subsistema termodinámico evolucione espontáneamente, desde un volumen inicial, hasta otro volumen  final menor.

 

 

 

¿QUÉ ES LA ENTROPÍA NEGATIVA?

 

  Una de las formas  de definir la entropía negativa es: la facultad o propiedad que adquiere un subsistema termodinámico gracias a un trabajo, como es la reducción de su volumen desde un valor inicial  V1, hasta otro valor final menor V2, V2 < V1, que permite al subsistema termodinámico poder transformar el calor Q, en el trabajo W,  a la temperatura constante T, al evolucionar su volumen desde un valor inicial menor V2, hasta otro volumen final mayor V1, V2 < V1. Para  la termodinámica el trabajo necesario para crear entropía negativa necesariamente se debe de transformar en calor, lo que implica la creación de su equivalente de entropía positiva. Por lo tanto, en los procesos reversibles se crea igual cantidad de entropía negativa que positiva, con lo que el balance neto de creación de entropía es nulo. En los procesos irreversibles se crea más entropía positiva que negativa.

 

  Ejemplo: Al comprimir termodinámica y reversiblemente un gas V2 < V1, a la temperatura constante T, se crean dos tipos de entropías:

 

 

 

 

 

 

CREACIÓN DE  ENTROPÍA NEGATIVA NETA -Sn

 

  Cuando al crear entropía negativa, como es la reducción del volumen de un subsistema termodinámico a temperatura constate, el trabajo empleado para obtenerla no se transforma en calor sino que se transforma en energía potencial, al ser  esta recuperable de nuevo como trabajo no se crea entropía positiva con lo que el balance  neto de creación de entropía es negativo. La creación de entropía negativa neta -∆Sn, se puede definir, entre otras formas, como la creación de entropía negativa sin gasto neto de trabajo, es decir: el trabajo  necesario para obtenerla es recuperable de nuevo como trabajo, siendo por lo tanto el trabajo neto necesario nulo. El subíndice n aplicado al incremento negativo de la entropía, es para indicar que dicho incremento se obtiene sin necesidad de un trabajo neto auxiliar, es decir: el trabajo empleado para obtener la entropía negativa se transforma en energía potencial, la cual es recuperable de nuevo como trabajo. Efecto catalítico.

 

 

 


 

 

 También se puede definir la creación de entropía negativa neta, -∆Sn, como el transporte del  calor Q, desde un foco frío a la temperatura Tf, hasta otro foco más caliente a la temperatura Tc, sin necesidad de un trabajo neto auxiliar.

 

 

 

 

 

  Los procesos creadores o generadores de entropía negativa neta -∆Sn  están  prohibidos por la termodinámica en los subsistemas termodinámicos que no tienen en cuenta la acción catalítica de ciertos ciclos del subsistema potencial, 2ª ley de la termodinámica. La termodinámica afirma que, para comprimir un gas, hacer que las moléculas ocupen un volumen menor, es necesario un determinado trabajo, el cual necesariamente se debe de transformar íntegramente en calor. También afirma que, para transferir el calor desde un foco frío, hasta otro foco más caliente, también es necesario un determinado trabajo. No obstante, la acción catalítica de ciertos ciclos del subsistema potencial, hace posible que el subsistema termodinámico asociado experimente un incremento negativo de la entropía, -∆Sn,  sin necesidad de un aporte neto  de trabajo auxiliar.

 

 

LA INVERSIÓN DE POBLACIÓN

 

  La inversión de población o compresión potencial es el  paradigma por excelencia para demostrar que cuando un subsistema potencial evoluciona,  en determinadas condiciones, desde un nivel inferior n1, hasta otro nivel superior n2 más poblado, que hay más partículas por unidad de volumen, el volumen ocupado por cada una de las partículas que forma el subsistema termodinámico asociado sufre una reducción, es decir: su entropía disminuye  S2 < S1. Lo más importante en este proceso es que, el trabajo necesario para realizar dicha evolución a temperatura constante, no se transforma en calor y se disipa, sino que se transforma en energía potencial, la cual se puede recuperar íntegramente de nuevo como trabajo en la evolución de bajada. Efecto catalítico. Un ejemplo macroscópico de inversión de población es el difusor potencial.

 

 


 

 

EVOLUCIÓN DE BAJADA ISENTRÓPICA

 

 Cuando un subsistema potencial evoluciona desde un nivel superior, con densidad de población n2, hasta otro nivel inferior con densidad de población n1, permaneciendo constante en el subsistema termodinámico asociado, la temperatura y la densidad de población n1 = n2, la entropía de dicho subsistema también permanece constante: evolución isentrópica. Un ejemplo macroscópico de bajada isentrópica  es la tobera potencial.

 

 

 

 

 

 


 

 

 

CREACIÓN DE ENTROPÍA NEGATIVA NETA MEDIANTE EL CICLO DEL SUBSISTEMA POTENCIAL

 

  El trabajo necesario para que evolucione el subsistema potencial desde un nivel inferior n1, hasta otro nivel superior n2, es idéntico al que cede dicho subsistema al evoluciona desde el nivel n2, hasta el nivel n1. Por lo tanto, el balance neto del trabajo necesario para realizar el ciclo ideal es nulo. Lo que sí puede ser diferente, según sean las condiciones en las que se haga  la evolución del ciclo, es el incremento positivo o negativo  que sufre la entropía del subsistema termodinámico asociado en dicho ciclo. Ejemplo: una subida con inversión de población, S2 < S1, y una bajada isentrópica, S3 = S2, lo que significa  la creación, sin gasto neto de trabajo, de entropía negativa -∆Sn = S3-S1. Un ejemplo macroscópico es el ciclo del subsistema potencial en el campo gravitatorio.

 

 

 Un ciclo del subsistema potencial  es creador o generador de entropía negativa neta  -Sn, cuando, sin necesidad de un aporte neto de trabajo auxiliar, la entropía del subsistema termodinámico asociado al final del ciclo S3, es menor que la entropía inicial  del mismo S1,  S3 < S1.

 

 

 


 

 

 

 

 

 

CREACIÓN DE ENTROPIA NEGATIVA NETA MEDIANTE UN GRADIENTE  CONSTANTE DE TEMPERATURA

 

  El gradiente constante de temperatura t que hay en la troposfera es el ejemplo más sencillo para demostrar que, bajo la influencia de un campo de fuerza en determinadas condiciones, en este caso la gravedad terrestre, el calor puede fluir desde un foco frío a la temperatura Tf, hasta otro foco más caliente a la temperatura Tc  sin necesidad de un aporte neto de trabajo auxiliar, creando con ello entropía negativa neta -Sn.

  Si en las altas y frías  capas de la troposfera Ca se produce un incremento de temperatura, al permanecer constante el gradiente térmico t, las bajas y calientes capas de la troposfera Cb, también sufren un incremento de temperatura. El calor fluye, desde el foco frío a la temperatura Tf, hasta el foco caliente a la temperatura Tc, sin necesidad de un trabajo auxiliar, siempre que  se cumpla (Tf+t) > Tc.

 

 

 


 

 

 

ENERGÍA LIBRE

 

   La energía libre se puede definir como la capacidad que tiene un subsistema termodinámico para transformar, a temperatura constante T, el calor Q en el trabajo W, al evolucionar el subsistema termodinámico desde el volumen inicial V1, hasta el volumen final V2 , V2 > V1. Si se expresa en función de la entropía negativa se tiene:

 

 

 

 

 

 CREAR ENTROPÍA NEGATIVA NETA, ES CREAR ENERGÍA LIBRE

 

  Los anteriores apartados nos llevan a la conclusión de que crear entropía negativa neta  -Sn, es crear energía libre, es decir: poder reciclar el calor en trabajo a temperatura constante, lo que es equivalente a una fuente de energía útil ilimitada.

 

 

 

 

 

 

LA ERA DE LA ENERGÍA RECICLADA

 

  Sobra decir que, crear entropía negativa neta -∆Sn, es  iniciar una nueva era: LA ERA DE LA ENERGÍA RECICLADA. Reciclar la energía es la panacea ideal para resolver los grandes problemas de nuestro tiempo, entre ellos: EL CAMBIO CLIMÁTICO, el   cual no solo se puede  detener, sino incluso revertir.