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MUSEO VIRTUAL DE LA CIENCIA DEL CSIC
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2.3 Disminuye la entropía en los seres vivos

Recordemos el primer principio de la termodinámica: la energía ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma de una forma a otra.

Y recordemos también que los seres vivos, como todas las máquinas, obedecen a este principio. Por esa razón necesitan obtener energía para realizar sus funciones vitales. Pero los procesos energéticos no solo están sujetos al primer principio de la termodinámica. Siempre que se emplea energía para llevar a cabo un proceso, se termina en un estado (situación) más desordenado que el inicial. Para aclarar este punto estudiemos de nuevo el caso del funcionamiento de la locomotora. Antes de empezar a funcionar teníamos la energía "empaquetada" en el carbón y en el oxígeno. Podíamos transportarla allí donde quisiéramos, en forma de energía potencial química almacenada. Una vez utilizado el carbón, la energía producida se ha transformado en:

1) El humo, que se ha enfriado después de salir por la chimenea, pasando a la atmósfera y produciendo un aumento inapreciable de la temperatura del aire.

2) El vapor de agua, que ha perdido su energía al mover el pistón del cilindro motor y que finalmente ha pasado a la atmósfera, en donde se ha terminado de enfriar. Como resultado, la energía se "ha perdido" y ya no puede volverse a emplear para obtener mas energía.
Pero, como sabemos, la energía no "ha desaparecido" puesto que sólo se transforma. Lo que ha ocurrido se define en física diciendo que el sistema se ha desordenado. Y lo mismo ocurre cuando disponemos de un recipiente como el de la figura.
El recipiente está separado en dos partes por una pared y en una de ellas se encuentra un gas a alta presión, mientras que en la otra está la presión atmosférica. Igualmente ocurre con el vapor de agua del depósito de nuestra máquina de tren.

En esta situación podemos obtener trabajo inyectando el gas a alta presión en un lado del pistón del cilindro, mientras que conectamos el otro lado a la parte de baja presión del recipiente (figura a).
Figura a: recipiente con dos compartimentos a distinta presión
Fig. a
Pero si ponemos en comunicación ambas partes del recipiente, el gas a alta presión pasará a la parte de baja presión hasta que ambas presiones se igualen (figura b). La energía del sistema será la misma, pero la capacidad de producir trabajo ha desaparecido en b.

Cuando teníamos el gas a alta presión en un lado y en el otro el gas a baja presión, estando ambos incomunicados, el sistema estaba ordenado y se componía de dos partes independientes (sistema cerrado). Al mezclarse las dos partes del sistema, (sistema abierto) ha crecido el desorden hasta el punto de dejarle inutilizable, aunque contenga la totalidad de la energía.
Figura b: al comunicar los compartimentos se iguala la presión
Fig. b
En física el desorden de un sistema está determinado por una magnitud llamada entropía. El segundo principio de la termodinámica dice que en toda transformación la entropía total aumenta.

Esto quiere decir que todos lo procesos que ocurren en el universo se realizan de manera que siempre aumente el desorden global. En otras palabras, la dirección en la que ocurre cualquier transformación es aquella en la que aumenta la entropía total del sistema y su entorno. En el segundo principio, por tanto, se introduce, el concepto de entropía, y se establece que no puede producirse ningún proceso en el que la entropía total disminuya.

Pero, como es evidente, los seres vivos se forman aumentando el orden de los sistemas de una manera sorprendente. Uno de los ejemplos más claros es el de la formación de un pollo a partir de un huevo. Sin lugar a dudas este proceso requiere una disminución de entropía. ¿Cómo consiguen los seres vivos disminuir su entropía, lo que implicaría una patente violación del segundo principio de la termodinámica?.
estadios de la evolución del embrion de un pollo
la entropia disminuye en el proceso de gestación

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La vida en la Tierra. (2006). Museo Virtual de la Ciencia del CSIC. Sala de Biología. 
Autores: J. M. López Sancho / Esteban Moreno Gómez
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