Vol. 27,  No. 2A, 2010   Otros números


V Taller Iberoamericano de

Enseñanza de la Física Universitaria


 

Comencemos con la entropía

 

F. Herrmann

 

Universidad de Karlsruhe, Alemania;  friedrich.herrmann@physik.uni-karlsruhe.de

 

 

 

Recibido el 1/02/09.  Aprobado en versión final el 13/06/2010.

 

Abstract.  When de­a­ling with the con­cept of heat, the lay­man does not have par­ti­cu­lar prob­lems: Heat is con­tai­ned in hot bo­dies.  The gre­a­ter and the hot­ter a body, the more heat it con­tains.  Heat goes or flows by it­self from hot to cold, or from hot to less hot.  Heat is pro­du­ced within a fla­me, by me­cha­ni­cal fric­tion or in the wire of a light bulb.  It is stran­ge, that phy­sics has trouble with the con­cept of heat.  Simple state­ments about the eve­ry-day concept of heat be­co­me in­cor­rect, when in­ter­pre­ted in terms of the phy­si­cal pro­cess quan­ti­ty Q.  They be­co­me cor­rect, howe­ver, when the eve­ry-day heat con­cept is iden­ti­fied with the phy­si­cal quan­ti­ty “entro­py” inste­ad of Q.  At the same time, one gets a simple in­tu­i­ti­on about entro­py, other­wi­se in­fa­mous for its ab­stract­ness. A te­aching se­quence cor­re­spon­ding to the first five les­sons of a ther­mo­dy­na­mics cour­se for be­gin­ners is pre­sen­ted, whe­re entro­py is int­ro­du­ced from the very be­gin­ning. In this short pe­ri­od of te­aching time, not only the se­cond and the third prin­ci­ple are int­ro­du­ced, but we also come to a phy­si­cal descrip­ti­on of basic pro­ces­ses of our eve­ry­day “ther­mal ex­pe­ri­ence”. Entro­py ap­pears as a quan­ti­ty no more dif­fi­cult than length, time or mass.

 

Sumario. Al tratar con el concepto de calor, el hombre común no tiene demasiados problemas; él considera que el calor está contenido en los cuerpos calientes.  Cuanto más grande y más caliente sea un cuerpo, tanto más calor contiene.  El calor pasa por si sólo desde lo más caliente a lo más frío, o desde lo caliente a lo menos caliente.  El calor se puede generar de diversas formas: en una llama, por fricción mecánica o en el filamento de una lámpara incandescente, entre otras.  Puede parecer extraño que la Física tenga dificultades con dicho concepto.  Proposiciones sencillas de la vida cotidiana sobre el calor resultan incorrectas, cuando se las interpreta en términos de la magnitud física Q.  Sin embargo, se vuelven correctas al identificar el calor del profano con la magnitud física “entropía”, en lugar de Q.  Así se logra al mismo tiempo un concepto intuitivo y simple sobre la entropía, magnitud normalmente conocida por su alto grado de abstracción.  Presentamos las cinco primeras lecciones de un curso de termodinámica para principiantes, introduciendo la entropía desde el comienzo del curso.  Se muestra que en pocas horas de clase es posible enseñar y analizar el segundo y tercer principios, y que se puede llegar a una descripción física de procesos típicos de la vida cotidiana.  La entropía se presenta como una magnitud que no es más difícil de entender y aprender que la longitud, el tiempo o la masa.

 

Palabras clave.  Teaching methods in Physics education 01.40.gb, entropy thermodynamics 05.70.-a