La Termodinámica aplicada por Homer Simpson

«Lisa, en esta casa nosotros obedecemos las leyes de la termodinámica». El capítulo 21 de la sexta temporada (1995) nos soltaba una de las frases más recordadas por parte de Homer, un chascarrillo científico típico de la brillante serie americana.

Esto también nos da la oportunidad de unir dos de nuestras secciones, desglosar qué es eso de «las leyes de la termodinámica» de una forma sencilla y cerrar el artículo replanteando la escena y el chiste de nuestro protagonista. ¡Saquen las palomitas!

Recordemos aquella escena: Lisa, en su aburrimiento escolar, diseña un móvil perpetuo, un aparato que se mueve continuamente. Tal vez no sorprenda, pero Homer aclara «Esta máquina de movimiento perpetuo que ha inventado hoy es un fiasco, sigue funcionando más y más deprisa»y el posterior chiste «obedecemos las leyes de la termodinámica».

«La termodinámica es la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía» según la DRAE.

En otras palabras: la termodinámica relaciona el calor con el trabajo, dos formas en que los cuerpos transforman su energía. Estudia la transferencia de calor y explica los comportamientos globales de los sistemas macroscópicos (aquí no hay átomos ni moléculas) en situaciones de equilibrio (evolución constante).

Está basado en las experiencias, y no en razonamientos teóricos, estudiando sistemas concretos y cómo la energía se transfiere en ellos. Consta de una serie de leyes establecidas que a continuación vamos a citar de la forma más sencilla posible:

  • Principio cero: si ponemos dos cuerpos con diferentes temperaturas en contacto, pasado un tiempo t ambos igualaran sus temperaturas. Es decir, alcanzarán el equilibrio térmico. Y si seguimos acoplando cuerpos ocurrirá lo mismo.
          
  • Primer principio: la energía interna de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se aplica un trabajo sobre él. La energía interna es una propiedad que representa la energía de todas las partículas microscópicas. Es más conocido por la frase «la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma».
           
  • Segundo principio: intentando simplificar, dice que todo el trabajo mecánico puede transformarse en calor, pero no todo el calor puede transformarse en trabajo mecánico. Es decir, cuando un sistema toma energía (en forma de calor) para realizar un trabajo siempre hay pérdidas, el rendimiento no alcanza el 100%.
          
  • Tercer principio: establece que al llegar al cero absoluto (0 K) la entropía del sistema adquiere un valor constante y residual. Se puede decir que la entropía es un valor que mide el nivel de organización de un sistema.
Ter1.png
La maquina diseñada por Lisa se muestra en la captura

Si recuperamos la escena inicial, con esta breve información, es muy sencillo entender la referencia que Homer hace a su hija. Porque no es un comentario más, no es un chiste sin ninguna base. En esta escena se golpea con muchísima crítica sobre otra de las situaciones absurdas e inverosímiles tan característica en el guión de la serie.

La máquina de Lisa es un imposible, y rompe dos principios básicos de la termodinámica. Rompe el primer principio, debido a que «sigue funcionando más deprisa», lo que indica que el sistema aumenta su energía interna sin recibir energía del exterior. Y rompe el segundo, dado que no tiene pérdidas: aumentar su velocidad indica que aprovecha más del 100% de la energía en forma de calor que recibe, sin pérdidas.


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