Desde finales del siglo XIX, los físicos han sabido que la transferencia de energía de un cuerpo a otro está asociada con la entropía. Rápidamente se hizo evidente que esta cantidad es de importancia fundamental, y así comenzó su triunfante aumento como un útil teóricocantidad en física, química e ingeniería. Sin embargo, a menudo es muy difícil de medir. El profesor Dietmar Block y Frank Wieben de la Universidad de Kiel CAU ahora han logrado medir la entropía en plasmas complejos, como informaron recientemente en la revista científica Cartas de revisión física . En un sistema de micropartículas cargadas dentro de este gas ionizado, los investigadores pudieron medir todas las posiciones y velocidades de las partículas simultáneamente. De esta manera, pudieron determinar la entropía, como ya lo describió teóricamente el físicoLudwig Boltzmann alrededor de 1880.
sorprendente equilibrio termodinámico en plasma
"Con nuestros experimentos, pudimos demostrar que en el importante sistema modelo de plasma complejo, los fundamentos termodinámicos están completos. Lo sorprendente es que esto se aplica a las micropartículas en un plasma, que está muy lejos del equilibrio termodinámico".explica el estudiante de doctorado Frank Wieben. En sus experimentos, es capaz de ajustar el movimiento térmico de las micropartículas por medio de un rayo láser. Mediante microscopía de video, puede observar el comportamiento dinámico de las partículas en tiempo real y determinar la entropía a partir dela información recopilada
"Por lo tanto, sentamos las bases para futuros estudios fundamentales sobre termodinámica en sistemas fuertemente acoplados. Estos también son aplicables a otros sistemas", afirma el profesor Dietmar Block del Instituto de Física Experimental y Aplicada de la CAU. El origen de este éxito es en gran medidaatribuible a los resultados y las técnicas de diagnóstico desarrolladas en Kiel en el marco del Centro de Investigación Colaborativa Transregio 24 "Fundamentos de Plasmas Complejos" 2005-2017.
Explicando la entropía con un experimento de agua
Un experimento diario ilustra la entropía: si vierte un recipiente con agua caliente en un recipiente con agua fría, la mezcla es más fría que el agua caliente y más cálida que el agua fría. Sin embargo, no puede deshacer este proceso, esirreversible: el agua a temperatura media no se puede dividir en un recipiente con agua caliente y un recipiente con agua fría.
La razón de la irreversibilidad de este proceso es la entropía. La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía en un sistema cerrado nunca disminuye con el tiempo. Por lo tanto, la mezcla de agua caliente y fría debe aumentar la entropía. Alternativamente, la entropía también puedeestar asociado con el grado de desorden o aleatoriedad. En términos altamente simplificados, se podría decir que los sistemas no cambian a un estado más ordenado por sí mismos. Alguien tiene que crear orden, pero el desorden puede surgir por sí mismo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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