Entropía
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Entropía Economía de la física y economía de la naturaleza Naturaleza Fuente inagotable Preservación y corrección del medio ambiente Depredación y derroche Herramientas para Capacidad limitada Combinación Termodinámica Ecología Economía de la física Economía de la naturaleza Ecología • Estudio de las relaciones de los seres vivos con el medio amiente Termodinámica • Estudia fenómenos de la relacionados con la energía • Sirve para la gestión de los recursos naturales de los que depende de la vida Entropía • En principio expresa desorden o caos de un sistema • La mayor parte de los fenómenos de la naturaleza son irreversibles • Ejemplo: • Intercambio continuo de los ácidos nucleicos con el medio • Energía del sol que impide el equilibrio de la atmósfera Energía y Materia • Los procesos productivos destinados a satisfacer las necesidades de la actual generación se basan en la transformación de materia y energía • Las funciones del medio ambiente son enunciadas por las dos primeras leyes de la termodinámica. Primera ley Principio de conservación de la energía Magnitud llamada energía No varía al involucrarse en cambios de la naturaleza La energía es un concepto matemático y abstracto El principio de la conservación de la energía establece que para cualquier proceso real, la cantidad total de energía permanece exactamente igual a la que había al inicio del proceso • La energía se puede transferir o transformarse, pero no se le puede crear ni destruir. • Para poder determinar la cantidad de energía transferida de un sistema a otro, se requiere medir los parámetros físicos y realizar cálculos con formulas establecidas. • Energía del universo (Eu) • Energía de los sistemas (Es) • Energía del medio (Em) Eu = Es + Em • En una transformación termodinámica cualquiera no se incrementa la energía del universo ΔEu = 0 ; ΔEs =- ΔEm La energía se transforma o se transfiere Los procesos productivos no transforman nada nuevo Convierten recursos naturales en productos y desperdicios La finalidad de los bienes es la de ser usados y consumidos, después de algún tiempo reingresan al medio convertidos en residuos • Una parte de la energía que se utiliza para elaborar estos productos se transforma en calor residual, el cual carece de utilidad práctica • Hay energía que en forma continua se torna no utilizable para la producción de trabajo, a este fenómeno se le conoce como el principio de la degradación de energía Ley de la entropía • Cuando mas desordenado es un sistema mayor será su entropía • Medida del nivel de ese desorden en un sistema • La segunda ley, ayuda a comprender a la entropía • Ejm: La materia viva se descompone al morir • Condiciones • La temperatura (T) fluye espontáneamente de un sistema de mayor a menor temperatura y nunca a la inversa • Para realizar transferencia de calor se debe realizar un trabajo (W) • Si en un sistema real ocurre un cambio de estado, es decir un proceso termodinámico, el sistema y su entorno no pueden volver exactamente a sus estados iniciales. • La mayoría de procesos que ocurren en el ambiente son de tipo unidireccional. Entropía y vida • Los seres vivos pertenecen a los sistemas que no tienen equilibro • No son lineales • No se orientan a regímenes dinámicos • Son diferentes de los sistemas estacionarios • Los sistemas evolucionados son aislados • No se comprenden cabalmente las complejas relaciones entre los diferentes componentes de la biosfera • Los seres pueden transportar energía de otros sistemas abiertos • Al nivelarse la energía del sistema y la energía transportada del medio ambiente, hay equilibrio • Sistemas no en equilibrio 2da ley dice que si no hay fuentes de energía externa La entropía se incrementará La energía solar disminuye la entropía Ejemplo: Entropía • • • • • Todo ser vivo nunca dejará de absorber energía del medio ambiente • Los seres vivos mantienen su propio orden a expensas de crear un desorden mayor en el medio que los rodea • Los seres vivos al adaptarse disminuyen el flujo de energía al utilizar eficazmente la energía • Los seres humanos aun no llegan a este punto en países industrializados Entropía y medio ambiente • • • • • La tierra tiene una biósfera de 50 km de espesor Donde se desarrolla la vida Sistema cerrado Carente de crecimiento mas allá de sus límites actuales Brinda recursos materiales, asimila residuos y facilita el soporte de la vida Funciones de regulación • • • • • • • • • • • • • • • Protección contra influencias cósmicas peligrosas Regulación del balance energético local y global Regulación de la composición química de la atmosfera y de los océanos Regulación del clima local y global Regulación de corrientes y prevención de inundaciones Captación de agua y recarga de mantos freáticos Prevención de la erosión del suelo Formación de la capa nutritiva del suelo y de la fertilidad Producción de biomasa Almacenamiento y reciclaje de materia orgánica Almacenamiento y reciclaje de nutrientes Almacenamiento y depuración de los desechos humanos Regulación de mecanismos bióticos Mantenimiento de migración de seres vivos Mantenimiento de la diversidad biológica y genética Funciones de carga Proveer espacio y ubicación de sustratos para: • Habitabilidad humana y asentamientos humanos • Cultivos (agricultura acuicultura, ganadería) • Conversión de energía • Recreación y turismo • Protección a la naturaleza Funciones de producción • • • • • • • • • • Oxígeno Agua Alimentos Recursos genéticos Recursos medicinales Materiales para vestidos y enseres domésticos Materiales de construcción y para usos industriales Bioquímicos Energía y combustibles Abono y fertilizantes Funciones de información • Estética • Espiritual y religiosa • Histórica • Cuando las actividades económicas sobrepasan la producción de la naturaleza • Hay un agotamiento del capital natural • Se genera la contaminación del aire, suelo y agua • Mientras mas recursos se usan mas cantidad de residuos tienen que ser asimilados • Los recursos tienen baja entropía y los residuos tienen alta entropía • Constantemente los materiales de baja entropía se convierten en materiales de alta entropía • Hace pensar que reciclando mas rápido y eficientemente los desperdicios, puede abatirse la disminución de recursos • El daño a los servicios de soporte de la vida, disminuye la capacidad del medio ambiente para asimilar los desperdicios • El reciclaje de materiales demanda menos energía que la obtención de materiales vírgenes • Pero hay que tomar en cuenta la energía gastada en recolectar, transportar, y adicionar en el proceso • Al reciclar la energía que se necesita esta muy dispersa • Y si hay gran cantidad de reciclaje, es mas costoso • Evitar la generación de desechos es preferible a que reciclar • Hay que racionalizar la demandad de materiales • Hay que fabricar bienes mas duraderos, siendo mas sustentable que hacerlos reciclables • Energía solar, reemplazo de los combustibles fósiles • Recursos no renovables deben tener utilidad, aprovechándose de una manera cercana a la sustentabilidad • Recursos renovables, deben tomarse sin sobrepasar sus tasas de regeneración
