El documento describe la hipótesis de la muerte térmica del universo según el segundo principio de la termodinámica. Este principio establece que la entropía siempre aumenta en cualquier proceso, llevando a la degradación de la energía en forma de calor. Eventualmente, la temperatura del universo llegará casi a cero, impidiendo cualquier transformación y llevando a un equilibrio máximo de entropía que significará la muerte del universo.

1. ENTROPÍA Y MUERTE
TÉRMICA DEL UNIVERSO
Eduardo Tablate Vila – 4º ESO A
Guillermo Merino Semprún – 4º ESO A

2. INTRODUCCIÓN
El físico y matemático Rudolf Clausius
(Koszalin, Prusia; 1822 – Bonn, 1888)
estableció las ideas básicas del segundo
principio de la Termodinámica e introdujo el
concepto de entropía, que indica el grado de
desorden dentro de un proceso y cuya variación
es una medida de la energía que queda
degradada en dicho proceso.
A principios del siglo XX, el astrónomo y matemático británico James Jeans
(1877 – 1946), basándose en el segundo principio de la
Termodinámica, estableció una hipótesis sobre la muerte del universo que él
denominó muerte térmica: “sólo puede haber un final para el universo, una
muerte térmica, en la que la temperatura es tan baja que hace la vida
imposible”.
Aunque en una escala de decenas a cientos de miles de millones de años se
producirá la muerte del universo, aún no se ha resuelto si estamos en un universo
abierto y, por tanto, sufrirá una muerte entrópica; o si estamos en un universo
cerrado, que morirá en un violento “Big Crunch” o gran implosión.

3. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA. ENTROPÍA.
El enunciado de Clausius para este principio
establece: “es imposible todo proceso físico cuyo
solo efecto sea obtener calor de una fuente térmica y
su cesión íntegra a otra fuente más caliente”. Es
decir, el flujo espontáneo de calor solo se produce en
una dirección, desde los cuerpos de mayor
temperatura hacia los de menor temperatura, hasta
lograr un equilibrio térmico. Cuando este se ha
alcanzado ya no es posible extraer energía ni
aprovecharla para ningún fin concreto. Por tanto, si
no se realiza trabajo es imposible transferir calor
desde una región de temperatura más baja a una
región de temperatura más alta
En respuesta a la observación de que en las reacciones de combustión siempre se
pierde energía (debido a la disipación o a la fricción) y por lo tanto toda la energía
no se transforma en trabajo útil, Clausius introdujo el concepto de entropía, que
permite distinguir la energía útil (la que se convierte en trabajo) de la energía
degradada, que no puede ser transformada en trabajo.

4. Este principio marca la dirección en que deben llevarse a cabo los procesos
termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en sentido contrario.
Los procesos reales se producen en una dirección preferente (el calor fluye de forma
espontánea de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura). Estos
procesos se llaman irreversibles, el sistema y su entorno no pueden regresar a su estado
inicial. En estos procesos las transformaciones siempre se producen con un aumento de
la entropía.
El concepto de entropía permite determinar cuál de los dos sentidos posibles en la
evolución de un sistema aislado es la que se dará en la naturaleza. En todo proceso
espontáneo la entropía total siempre aumenta. Cuando un sistema aislado alcanza una
configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios, ha alcanzado el
equilibrio.
– Ejemplo: si echamos leche en una taza de café. El orden (tazas separadas de leche y café) se
ha transformado de forma natural en desorden (una mezcla aleatoria de leche y café). Sin
embargo, invertir la entropía, extrayendo orden del desorden, es extremadamente difícil.
Separar ambos líquidos volviendo a tener una taza de leche y otra de café es imposible sin un
laboratorio químico.
La cantidad de energía del universo permanece constante, pero va degradándose en
forma de calor. Es decir, en todas las transformaciones una parte de la energía que
interviene se transforma en calor.
– Ejemplo: la energía en una bombilla. De la energía eléctrica suministrada a la bombilla el 6%
se transforma en luz, el 70% en calor y el 24% se pierde en los materiales de conducción.

5. MUERTE TÉRMICA DEL UNIVERSO
(BIG FREEZE O GRAN CONGELACIÓN)
Esta hipótesis cosmológica sobre el destino
del universo plantea un modelo de universo
abierto que se expandirá hasta que su
temperatura llegue casi al cero absoluto, lo
que provocará un aumento de la entropía y la
muerte entrópica del universo.
Toda la energía tenderá a acabar en la forma
más degradada, calor, que impedirá la
posibilidad de extracción de energía útil y
llevará a una entropía máxima. Esto supone
un equilibrio de todas las temperaturas del
universo y, por tanto, cesarán todas las
transformaciones y el universo morirá.
Según el segundo principio de la Termodinámica, cualquier proceso crea un
incremento neto de la entropía. Por tanto la entropía está aumentando tanto
en la Tierra como en las estrellas.

6. Con el tiempo, las estrellas agotarán su combustible nuclear y morirán;
convirtiéndose, según su masa, en agujeros negros, estrellas de neutrones o estrellas
enanas frías. La entropía seguirá aumentando hasta que no pueda extraerse más
energía fusionando el combustible nuclear.
Tras un periodo de 10100 (un gúgol) años, la temperatura del universo se aproximará
al cero absoluto. En ese momento, solo existirá una fuente de energía: los agujeros
negros (energía de Hawking). Pero finalmente, también agotarán la mayor parte de
su energía. Con ello desaparecerán los últimos vestigios de lo que antes fueron
estrellas y galaxias. El universo se convertirá en un lugar enorme, frío, vacío y
oscuro.

7. BIBLIOGRAFÍA
Wikipedia.
– Muerte térmica del universo, Big Freeze.
– Entropía.
– Termodinámica.
Enciclopedia del estudiante: Física y Química. Editorial Santillana.
Hiperespacio, Michio Kaku. Editorial Crítica.