Evaluación de la entropía de la distribución de energía en una simulación de un gas

Abstract

El objetivo del presente Trabajo de Fin de Grado es realizar un estudio de la entropía de la distribución de energía de un gas a través de una simulación de partículas por ordenador. La simulación de partículas permite evaluar cualquier sistema que estudiemos con un detalle y conocimiento de todas las variables del problema que en un experimento físico real es casi impensable, puesto que podemos analizar el movimiento y estado de cada partícula en cada momento al instante. Mediante dicha simulación trataremos de obtener y entender la entropía de nuestro sistema gaseoso, así como la Segunda Ley de la Termodinámica. Se trata de analizar este sistema para ver cómo, aunque contemos con toda la información de cada partícula que compone nuestro sistema, el determinar la entropía no es sencillo. Una vez obtenida la entropía también analizaremos el contenido de la Segundo Ley. El análisis de la entropía y la Segunda Ley lo haremos apoyándonos en la historia. A lo largo de la historia ha habido diferentes objeciones a esta ley. Expondremos estas objeciones y para evaluar su contenido y validez utilizaremos nuestra simulación. Es decir, realizaremos un análisis a problemas históricos a través de medios con los que nosotros contamos pero que en su momento eran impensables. Con el programa que tenemos, se pueden estudiar multitud de situaciones con pequeñas modificaciones. Además del programa principal hemos hecho otro programa para analizar una compresión adiabática. El objetivo es comprender por qué cuando la pared de nuestra caja se desplaza varía la temperatura del gas, a nivel microscópico. Al igual que la entropía y la Segunda Ley, veremos cómo a través de la simulación es posible comprender rápidamente el mecanismo que da lugar a este fenómeno.