¿Qué tan seguros estamos de que la energía inútil dejada por la entropía es realmente inútil?

Primero, la entropía NO es energía. Por un lado, tiene unidades de J / K (energía / temperatura).

Déjame darte una breve y precisa lección de termodinámica básica.

Veamos dos definiciones de S. Primero, en la termodinámica clásica escribimos

[math] dS = dQ / T [/ math]

Para un proceso reversible. Tenga en cuenta que Claussius reemplaza el = con ≥ para procesos irreversibles.

¿Qué significa esta ecuación? Dice que el cambio de entropía es el calor agregado dividido por la temperatura a la que se agrega el calor. Es una función de estado desde la primera ley: [math] dU = TdS – pdV [/ math] se puede organizar en dS = dU / T + (p / T) dV. Para un proceso reversible, si me someto a un ciclo termodinámico completo, vuelvo a mi entropía original. Sin embargo, dado que los procesos reales no son reversibles, la entropía debe crearse en otro lugar (es decir, en un depósito frío).

A continuación, de la mecánica estadística, tenemos que [math] S = k \ ln \ Omega [/ math] para un sistema micro-canónico mediante el cual [math] \ Omega [/ math] es el número de formas equivalentes en que uno puede organizar el sistema (Piense en los calcetines en los cajones … ¿de cuántas maneras puedo colocar 10 pares de calcetines idénticos entre los 3 cajones?). No hay “tendencia” en esta expresión. Sin embargo, también se puede demostrar muy fácilmente que la disposición más probable también es la que tiene la mayor entropía. No hay “descomposición y simplificación con el tiempo” en esto. S es simplemente un número.

Para hablar de “utilidad” o disponibilidad de energía, uno necesita pensar en términos de la energía libre y no simplemente la energía interna U. Para un sistema a presión constante y T, tenemos G = H – TS como energía libre de Gibbs y en const V y T tenemos Helmholtz: F = U – TS. Estas son relaciones exactas según lo dado por Legendre transforma la entalpía (H) y la energía interna U. En términos de sus variables naturales,

[math] dG = Vdp-SdT [/ math]

y

[math] dF = -SdT – pdV [/ math]

También se puede mostrar (ver “Termodinámica” de Callen) que la dirección de la espontaneidad es tal que simultáneamente se minimiza la energía interna mientras se maximiza la entropía. Esto se demuestra al calcular que [math] d ^ 2G> 0 [/ math] (o [math] d ^ F> 0 [/ math]) (es decir, cóncavo hacia arriba) cuando [math] dG = 0 [/ math] ( o [math] dF = 0 [/ math]).

Entonces, sí, estamos bastante seguros de que no puede cosechar la entropía como una fuente de energía (porque no lo es) y, en segundo lugar, las fuentes de energía eficientes son realmente fuentes con una alta densidad de energía libre … por lo que la gasolina es tan ampliamente utilizada como combustible para automóviles.

La entropía es la tendencia a que las cosas se descompongan y se vuelvan más simples con el tiempo. Una cosa se puede romper, pero no se puede volver a armar. Esa es la esencia de la entropía. Dicho esto, no todo lo que se descompone es necesariamente inútil, pero eventualmente se habrá quedado sin medios para ser útil, y simplemente existirá como energía de fondo, demasiado separado para interactuar con cualquier otra cosa, o hacer algo nuevo. Esta es esencialmente la muerte térmica del universo. Eventualmente, toda la materia y la energía estarán contenidas en agujeros negros que se evaporarán lentamente debido a la emisión de radiación. Hay muchos pasos entre el principio y el final del universo donde la entropía descompone las cosas de una manera que sigue siendo útil, pero al final del proceso, cualquier energía alrededor será inútil.

No hemos entendido la Energía correctamente y, por lo tanto, no entendemos la Entropía correctamente. Me he dirigido a los primeros. Abordaré esto último a continuación, porque necesito desarrollar tales conceptos para explicar Fusion correctamente.

Definición de los conceptos de energía por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada