La termodinámica, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro.
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TERMODINÁMICA
La termodinámica, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro.
ENTROPÍA
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Ley de la
termodinámica, que nos define a la entropía
Se refiere al
concepto de
energía interna, trabajo y calor.
La Primera Ley
Si sobre un sistema con una
determinada energía interna, se realiza un trabajo
mediante un proceso, la
energía interna del sistema
variará. A la diferencia de la energía interna del
sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El
calor es la
energía transferida al sistema por medios no
mecánicos. Pensemos que nuestro sistema es un recipiente
metálico con agua.
Cabe aclarar que la energía interna de un
sistema, el trabajo y
el calor no son
más que diferentes manifestaciones de energía. Es
por eso que la energía no se crea ni se destruye, sino
que, durante un proceso
solamente se transforma en sus diversas
manifestaciones.
La Segunda Ley
En términos
más o menos sencillos diría lo siguiente: "No
existe un proceso cuyo único resultado sea la
absorción de calor de una fuente y la conversión
íntegra de este calor en trabajo". Este principio
(Principio de Kelvin-Planck) nació del estudio del
rendimiento de máquinas y mejoramiento tecnológico
de las mismas. Si este principio no fuera cierto, se
podría hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio
ambiente; aparentemente no habría ninguna
contradicción, pues el medio ambiente
contiene una cierta cantidad de energía interna, pero
debemos señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la
termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino
una ley independiente; segundo, la segunda ley nos habla de las
restricciones que existen al utilizar la energía en
diferentes procesos, en
nuestro caso, en una central térmica. No existe una
máquina que utilice energía interna de una sola
fuente de calor.
La entropía, el desorden y el grado de
organización
Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres
divisiones; dentro de la caja y en cada división se
encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y
rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles así
que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las
canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del
punto de vista de la entropía es quitar un grado o
índice de restricción a mi sistema; antes de que yo
quitara la primera división, las canicas se encontraban
separadas y ordenadas en colores: en la
primera división las azules, en la segunda las amarillas y
en la tercera las rojas, estaban restringidas a un cierto
orden.
Al quitar la segunda división, estoy quitando
también otro grado de restricción. Las canicas se
han mezclados unas con otras de tal manera que ahora no las puedo
tener ordenas pues las barreras que les restringían han
sido quitadas.
La entropía de este sistema ha aumentado al ir
quitando las restricciones pues inicialmente había un
orden establecido y al final del proceso (el proceso es en este
caso el quitar las divisiones de la caja) no existe orden alguno
dentro de la caja.
La entropía es en este caso una medida del orden
(o desorden) de un sistema o de la falta de grados de
restricción; la manera de utilizarla es medirla en nuestro
sistema inicial, es decir, antes de remover alguna
restricción, y volverla a medir al final del proceso que
sufrió el sistema.
Es importante señalar que la entropía no
está definida como una cantidad absoluta S (símbolo
de la entropía), sino lo que se puede medir es la
diferencia entre la entropía inicial de un sistema Si y la
entropía final del mismo Sf. No tiene sentido hablar de
entropía sino en términos de un cambio en las
condiciones de un sistema.
Entropia, procesos
reversibles y procesos
irreversibles
Llamamos proceso reversible al que se puede invertir y
dejar a nuestro sistema en las mismas condiciones iniciales.
El pro del que hablamos es un proceso no reversible, en donde una vez terminado, el
orden que había en las condiciones iniciales del sistema
ya nunca volverá a establecerse. El estudio de este tipo
de procesos es
importante porque en la naturaleza todos
los procesos son
irreversibles.
La entropía y la energía gastada
En el principio enunciado por Clausius, podemos encontrar la relación con la
entropía y la energía liberada en un proceso.
Pensemos en un motor. El
motor necesita
de una fuente de energía para poder
convertirla en trabajo. Si pensamos en un coche, la gasolina,
junto con el sistema de chispa del motor,
proporciona la energía (química) de combustión, capaz de hacer que el auto se
mueva. ¿qué tiene que ver la entropía
aquí?
La energía que el coche "utilizó" para
realizar trabajo y moverse, se "gastó", es decir, es
energía liberada mediante un proceso químico que ya
no es utilizable para que un motor produzca
trabajo.
MATERIA
Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una energía medible y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. En física
Se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la física.
Clásicamente se consideraba que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo.
En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.
Materia másica
Los constituyentes básicos de la materia másica conocida son los fermiones como los "quarks" (púrpura) y "leptones" (verde). Los bosones (rojo) son "materia no-másica".
La materia másica está jerárquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico. Según el nivel de descripción adoptado debemos adoptar descripciones clásicas o descripciones cuánticas. Una parte de la materia másica, concretamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas, está constituida por moléculas, átomos, e iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la materia se encuentra condensada.
Nivel microscópico
El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un agregado de moléculas. Éstas a su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería el siguiente nivel son:
Electrones: partículas leptónicas con carga eléctrica negativa.
Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva.
Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).
Nivel macroscópico
Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una sustancia puede ser:
Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.
Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.
Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.
Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva.
La manera más adecuada de definir materia másica es describiendo sus cualidades:
Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en un espacio-tiempo determinado.
Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento.
La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias.
Materia no-másica
Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por fotones sin masa. Junto con estas partículas no másicas, se postula la existencia de otras partículas como el gravitón, el fotino y el gravitino, que serían todas ellas partículas sin masa aunque contribuyen a la energía total del universo.
Concepto filosófico
Desde el comienzo de la filosofía, y en casi todas las culturas, se encuentra este concepto vagamente formulado como lo que permanece por debajo de las apariencias cambiantes de las cosas de la naturaleza. Según esa idea, todo lo observable está dado en sus diversas y cambiantes apariencias en un soporte o entidad en la que radica el movimiento y cambio de las cosas: la materia.
Principio único o diversos
Una cuestión filosófica importante fue si toda la materia o sustrato material tenía un principio único o tenía diversas fuentes. Que dicho sustrato sea uno sólo, o varios principios materiales, (aire, fuego, tierra y agua), fue cuestión planteada por los filósofos milesios; los eleatas, en cambio, cuestionaron la realidad del movimiento y, junto con los pitagóricos, fundamentaron el ser en un principio formal del pensamiento, dejando a la materia meramente como algo indeterminado e inconsistente, un no-ser.
El atomismo
Mayor trascendencia histórica ha tenido la teoría atomista de la antigüedad, puesta de nuevo en vigor por el mecanicismo racionalista en el siglo XVII y XVIII, que supuso el soporte teórico básico para el nacimiento de la ciencia física moderna.
Hilemorfismo
Platón y sobre todo Aristóteles elaboraron el concepto de forma, correlativo y en contraposición a la materia, dándole a ésta el carácter metafísico y problemático que ha tenido a lo largo de la historia del pensamiento, al mismo tiempo que ha servido como concepto que se aplica en otros contextos.
Es Aristóteles quien elaboró el concepto de materia de manera más completa, si bien el aspecto metafísico quedó relegado a la escolástica.
Para Aristóteles, siguiendo la tradición de los milesios y de Platón, la característica fundamental de la materia es la receptividad de la forma. La materia puede ser todo aquello capaz de recibir una forma. Por eso ante todo la materia es potencia de ser algo, siendo el algo lo determinado por la forma.
En función de este concepto hay tantas clases de materias como clases de formas capaces de determinar a un ser. Puesto que el movimiento consiste en un cambio de forma de la sustancia, el movimiento se explica en función de la materia como potencia y el acto como forma de determinación de la sustancia.
La materia, en tanto que sustancia y sujeto, es la posibilidad misma del movimiento. Hay tantas clases de materia cuantas posibles determinaciones de la sustancia en sus predicados.
Cuando las determinaciones son accidentales la materia viene dada por la situación de la sustancia en potencia respecto a recepción de una nueva forma. Así el estar sentando en acto es materia en potencia para estar de pie; el movimiento consiste en pasar de estar de pie en potencia, a estar de pie en acto.
El problema es la explicación del cambio sustancial que se produce en la generación y corrupción de la sustancia. Aparece aquí el concepto metafísico de materia prima, pura potencia de ser que no es nada, puesto que no tiene ninguna forma de determinación.
La tradicional fórmula escolástica por la que se suele definir la materia prima da idea de que realmente es difícil concebir una realidad que se corresponda con dicho concepto: No es un qué (sustancia), ni una cualidad, ni una cantidad ni ninguna otra cosa por las cuales se determina el ser. Una definición meramente negativa que incumple las leyes mismas de la definición. Pura posibilidad de ser que no es nada.
Sin embargo el concepto aristotélico de materia ha tenido aplicaciones en diversos sentidos.
ELEMENTOS Y PATRONES DE LA NATURALEZA
Los cuatro elementos clásicos griegos (tierra, agua, fuego y aire) datan de los tiempos presocráticos (comienzo mismo de ésta, con Tales de Mileto (nacido en el siglo VII a. C.), hasta las últimas manifestaciones del pensamiento griego no influidas por el pensamiento de Sócrates,) y perduraron a través de la Edad Media hasta el Renacimiento, influenciando profundamente la cultura y el pensamiento europeo.
Los indios y los japoneses también tenían esos mismos cuatro elementos, más un quinto elemento invisible, el éter. Por contraste, los chinos consideraban una serie de elementos ligeramente diferentes (que todavía se utilizan en la medicina china tradicional) llamados tierra, agua, fuego, metal y madera, los cuales eran entendidos como diferentes tipos de energía en un estado de constante interacción y flujo entre unos y otros, en oposición a la noción occidental que los relaciona con las diferentes manifestaciones de la materia.
Elementos en Grecia
Los elementos de la antigua Grecia fueron fuego, tierra, aire y agua. Estos representan en la filosofía, ciencia y medicina griega la comprensión del cosmos donde convive todo lo existente.
Platón los menciona como el origen del pensamiento presocrático, una lista creada por el filósofo Empédocles (cerca del 450 a. C.).
El fuego es a la vez caliente y seco.
La tierra es a la vez seca y fría.
El agua es a la vez fría y húmeda.
El aire es a la vez húmedo y caliente.
Un diagrama común tiene dos cuadrados, donde el más pequeño se sobrepone. Las esquinas del más grande muestran los elementos, y las esquinas del menor representan las propiedades.
De acuerdo con Galeno, estos elementos fueron usados por Hipócrates cuando describía el cuerpo humano con asociación a los cuatro humores (el cuerpo humano está lleno de cuatro sustancias básicas, llamadas humores (líquidos), cuyo equilibrio indica el estado de salud de la persona):
la bilis amarilla (fuego),
la bilis negra o melancolía (tierra),
la sangre (aire).
Algunas creencias incluían un quinto elemento, el "éter" o "quintaesencia." Estos cinco elementos son asociados comúnmente con los sólidos platónicos.
Aristóteles añadió el quinto elemento como la quintaesencia, razonando que el fuego, la tierra, el agua y el aire eran terrenales y corruptibles, y ya que no había ocurrido nada así en terrenos celestiales, las estrellas no podían estar hechas de ninguno de estos elementos, sino de uno diferente, incambiable; una substancia celestial. La palabra éter fue revivida en el siglo XIX por físicos como un término para el medio invisible que llenaba el universo, el éter luminoso.
Algunos ocultistas asociaban los estados de la materia con elementos clásicos: sólido (Tierra), líquido (Agua), gaseoso (Aire), o plasma (Fuego). Por extensión, las más exóticas fases de la materia (como la condensación de Bose-Einstein) son algunas veces vistos como formas representativas del quinto elemento (éter).
Los Cinco Elementos de la antigua China
El círculo de los elementos.
En el taoísmo hay un sistema similar al de los griegos, que incluye metal y madera, pero excluye al aire.
Los cinco planetas mayores están asociados con el nombre de los elementos:
Venus es metal
Júpiter es madera
Mercurio es agua
Marte es fuego
Saturno es tierra.
La Luna representa el yin y el Sol representa el yang. El yin, el yang y los cinco elementos son temas recurrentes en el I Ching, el más antiguo de los textos chinos, que describe la cosmología y la filosofía china.
Los Cuatro Elementos en el budismo
En la literatura pali, los maja bhuta (‘grandes elementos’) o chatu dhatu (‘cuatro elementos’) son:
agua
tierra
fuego
aire
En el budismo temprano, los cuatro elementos son las bases del entendimiento del sufrimiento y para liberarse a uno mismo de él.
Los Cinco Elementos en Japón
Las tradiciones japonesas usan un grupo de elementos llamados el go dai, literalmente ‘los cinco grandes’. Estos cinco son:
Estos procedían de las creencias budistas. Los elementos clásicos chinos también son importantes en la cultura japonesa.
Elementos durante la Edad Media
Durante los tiempos medievales, la idea de los elementos clásicos era conocida. Así como el dogma aristotélico relataba la creencia del mundo griego, la idea de los elementos clásicos de la Edad media fueron una larga parte del modo de vida medieval. La Iglesia católica apoyaba el concepto aristotélico del éter, porque sustentaba el concepto cristiano de la vida mundana como efímera y la celestial como eterna. Las referencias acerca de los elemento clásicos en la literatura medieval son numerosas, y pueden ser vistas en el trabajo de varios escritores, incluyendo a William Shakespeare:
La astrología y los elementos griegos
La astrología ha usado el concepto de los elementos clásicos desde la Antigüedad hasta el presente. Muchos de los astrólogos modernos usan en sus análisis los cuatro elementos de la antigüedad griega, y además los consideran una parte importante de la interpretación de la carta astral.
ENERGÍA
El término energía (del griego energeia, actividad, operación = fuerza de acción o fuerza trabajando) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.
BELLEZA
Belleza es una noción abstracta ligada a numerosos aspectos de la existencia humana. Este concepto es estudiado principalmente por la disciplina filosófica de la estética, pero también es abordado por otras disciplinas como la historia, la sociología y la psicología social. Vulgarmente la belleza se define como la característica de una cosa que a través de una experiencia sensorial (percepción) procura una sensación de placer o un sentimiento de satisfacción. En este sentido, la belleza proviene de manifestaciones tales como la forma, el aspecto visual, el movimiento y el sonido, aunque también se la asocia, en menor medida, a los sabores y los olores. En esta línea y haciendo hincapié en el aspecto visual, Tomás de Aquino define lo bello como aquello que agrada a la vista (quae visa placet).
La percepción de la «belleza» a menudo implica la interpretación de alguna entidad que está en equilibrio y armonía con la naturaleza, y puede conducir a sentimientos de atracción y bienestar emocional. Debido a que constituye una experiencia subjetiva, a menudo se dice que «la belleza está en el ojo del observador».
En su sentido más profundo, la belleza puede engendrarse a partir de una experiencia de reflexión positiva sobre el significado de la propia existencia.
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