¿Cómo se relaciona una guitarra, un refrigerador, la
basura y los desechos tóxicos? Parece un mal chiste pero todo se relacionan
con la segunda ley de la termodinámica.
Comenzamos con el refrigerador. Éste es un sistema hermético, con dos diferentes temperaturas separados por una pared. En la foto vemos un cuarto hermético donde se ha quitado la pared que divide las moléculas excitadas de las moléculas más “calmadas”. La presión en la mitad donde las moléculas excitadas se encuentran es mayor y por eso tenemos una temperatura mayor. Al quitar la pared, observamos que las moléculas de excitadas comienzan a desplazarse y a colisionar con las otras moléculas menos activas. Esto transfiere el exceso de energía de las moléculas excitadas a las menos excitadas. Esta transferencia de energía continúa hasta llegar al equilibrio térmico.
Fotogragía tomada de
Maxwell the Demon en: youtube.com/watch?v=Tay3-2WKQ5Y
Llevando esto al sonido
estacionario veremos la guitarra. La guitarra tiene cuerdas y sabemos que la vibración de una cuerda cambia de acuerdo al
largo de esta (Kane, 1991, págs. 559-561) . A nivel molecular estamos cambiando la
densidad del medio que rodea la cuerda. En otras palabras cambia la presión del
medio que es afectada por el largo de la cuerda en movimiento. Así la velocidad del sonido es afectada por
la presión que el sistema tiene en el medio.
Al igual que en el calor, a mayor energía se transfiere de acuerdo al
medio. Un cuarto con aire caliente propagará
mejor el sonido que uno frío. El agua al ser más densa que el aire, sus moléculas están más cercas una de otra y por lo
tanto transferirán la energía más rápido que en el aire.
A un nivel macroscópico, podemos usar los mismos principios
de la entropía a los contaminantes flotantes. Los contaminantes irán de una zona de mayor concentración
a una de menor. En el caso de la superficie de un río, la basura flotante ira
del lugar sucio al limpio.
Al transferir lo que sabemos de las cuerdas estacionarias al
ejemplo de los contaminantes atmosféricos, sabemos que las sustancias químicas más
densas (mayor energía) se transferirán con mayor velocidad que las sustancias
de menor densidad o de uno de mayor volumen a otro de menor volumen (Alonso
& Finn, 1986, pág. 494) .
En conclusión la energía se transfiere por unidad de área de
forma proporcional en un sistema. En nuestro caso los sistemas son la cuerda de guitarra, el refrigerador, la basura y los desechos tóxicos. Así que hay que tener cuidado como afectamos a nuestro medio ambiente por que u
Bibliografía
Alonso, M., & Finn, E. J. (1986). Fisica, Volumen
I: Mecanica, Edición revisada y aumentada. México D.F.: Addison-Wesley
Iberoamericana.
Kane, S. &.
(1991). General Physics. En J. W. Morton M Sternheim, General Physics
(págs. 134-135).
EEUU: John Wiley & Son.
Algo divertido para ver: En el video de YouTube se puede ver
como el fuego es afectado por el sonido musical.
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