Si la entropía es una medida del desorden, ¿cómo es que la mezcla de agua y aceite termina en un estado bien ordenado y separado?

Question

Por la segunda ley de la termodinámica, la entropía tiende a aumentar cuando el sistema se deja a sí mismo. Y si la entropía es una medida del desorden, ¿cómo es que al mezclar aceite en agua y dejar que el sistema alcance el equilibrio, termina con el aceite y el agua bien separados? No veo ningún desorden, mientras que en realidad la entropía aumentó en comparación con el estado inicial (aceite y agua aparentemente bien mezclados, por ejemplo, agitando el recipiente).

Answer 1

Esto se debe a que la entropía no tiene casi nada que ver con el orden o desorden aparente que se puede ver a simple vista. Es una simplificación de la ciencia popular.

Compare la entropía de un diccionario y la de un libro de tamaño idéntico lleno de galimatías al azar. Se podría pensar que este último tiene una entropía mayor, porque el contenido está desordenado. Pero la entropía de las palabras del libro no es ni siquiera una millonésima parte de la entropía total, que proviene en su gran mayoría del movimiento térmico de las moléculas del papel. (Compare el número de caracteres del libro con el número de moléculas, del orden de $10^{23}$ .) Si sostienes el diccionario incluso durante un segundo, el calor de tu mano hará que la entropía del diccionario sea mayor.

En el caso del aceite y el agua, es energéticamente favorable que el aceite se separe del agua, porque estas moléculas se unen más fuertemente a sí mismas que entre sí. La energía extra liberada está ahora disponible para el movimiento térmico de las moléculas de aceite y agua, o para las moléculas de aire circundantes, aumentando la entropía del universo. Esto supera la disminución de entropía asociada a la aglutinación del aceite.