¿Qué es la entropía? - reflexiones para la enseñanza de las ciencias

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4344

Palabras clave:

Entropía; Desorden; Teoría de la información; Enseñanza de las ciencias.

Resumen

A diferencia de la presión o la temperatura, el concepto de entropía, aunque comparte una abstracción e importancia similar al concepto de energía, no está de acuerdo con este último por no ser intuitivo, además de la ambigüedad históricamente vinculada a él debido a los desarrollos relacionados con la segunda Ley de la Termodinámica. En este trabajo, buscamos promover una reflexión sobre las discrepancias existentes en torno al concepto de entropía en términos de desorden y sus impactos en el proceso de aprendizaje en todos los niveles de educación, enumerando otras posibilidades conceptuales, entre las cuales la entropía de Shannon, considerada como más adecuado para representar todo el cuerpo de conocimiento multidisciplinario que surge de la teoría de la información, incluida la computación cuántica. El trabajo toma en cuenta las publicaciones de la química israelí Arieh Ben Naim y, aprovechando la falta de otras posibles analogías para la entropía en la literatura brasileña, propone una exposición que contempla las diferentes perspectivas en torno al tema como un sesgo hacia el aprendizaje significativo y adaptando, por lo tanto, todos los niveles de educación para mantener el formalismo (aún fenomenológico) de la termodinámica en línea con la (nueva) termodinámica cuántica y con el carácter interdisciplinario actual de la entropía.

Biografía del autor/a

Murilo Sodré Marques, Universidade Federal do Oeste da Bahia / Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias

Graduado em Física pela Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS - 2009) e mestre em Física pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE - 2011). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal do Oeste da Bahia (UFOB), estando afastado para doutorado no Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (IF-UFRGS). Tem experiência na área de Física, com ênfase em Equação de Estado, Equilíbrio de Fases e Transições de Fase, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem de fluidos complexos, anomalias tipo-água, transições de fase, modelos efetivos.

Wanisson Silva Santana, Universidade Federal do Oeste da Bahia / Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias

Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Feira de Santana, Mestre em Física pela Universidade Federal da Bahia. Atualmente é professor Assistente da Área de Física na Universidade Federal do Oeste da Bahia. Tem interesse em temas relacionados à Física Atômica e Molecular, Informação Quântica, Teoria de Grupos e Instrumentação para o Ensino de Física.

Citas

Abe, S. (2004). Tsallis entropy: how unique? continuum mechanics and thermodynamics 16(1):237-44.

Aurani, KM. (2018). As ideias iniciais de Clausius sobre entropia e suas possíveis contribuições à formação de professores. Revista Brasileira de História da Ciência, 11 (1): 155-63.

Bachelard, G. (1996). A formação do espírito científico. Rio de Janeiro: Contraponto Editora.

Ben Naim, A. (2008). Statistical thermodynamics based on information. A Farewell to Entropy. Singapore: World Scientific Publishing.

Ben Naim, A. (2011). Entropy: order or information. Journal of chemical education 88(5), 594-596.

Ben Naim, A. (2017). Information Theory – Part I: An Introduction to the Fundamental Concepts. Singapore: World Scientific Publishing.

Borges, EP. (1999). Irreversibilidade, Desordem e Incerteza: três visões da generalização do conceito de Entropia. Revista Brasileira de Ensino de Física 21 (4), 453-463.

Capek, V. & Scheehan, DP. (2005). Challenges to the Second Law of Thermodynamics - Theory and Experiment. Amsterdan: Springer.

Çengel, YA & Boles, MA. Termodinâmica. 7. Porto Alegre: Bookman. 2013.

Cunha, JAR, Genovesi, LGR & Queiros, WP. (2018). Das Limitações Histórico-Conceituais das Apresentações do Conteúdo de Entropia nos Livros de Física do Ensino Superior a uma Proposta de Ensino Fundamentada. Acta Scientiae, 20 (2), 117-34.

Flores, FF, Lugo, NU & Martinez, HC. (2015). The concept of entropy, from its origins to teachers. Revista Mexicana de Física E 61 (1), 69-80.

Gerhardt, TE. & Silveira, DT. (2009). Métodos de pesquisa. Porto Alegre: Editora da UFRGS

Jacobsen, AL. (2016). Metodologia Científica (Orientação ao TCC). Florianópolis: Departamento de Ciências da Administração/UFSC, 2016. Acesso em: 13 maio 2020. Disponível em: https://cursodegestaoelideranca.paginas.ufsc.br/files/2016/03/Apostila-Orienta%C3%A7%C3%A3o-ao-TCC.pdf

Lynskey, MJ. (2019). An Overview of the Physical Concept of Entropy. Acesso em 20 fevereiro 2020. Disponível em: http://gmsweb.komazawa-u.ac.jp/wp-content/uploads/2019/10/02_Michael_J_Lynskey.pdf.

Müller, I. (2007). History of Thermodynamics. Springer Science & Business Media.

Oliveira, AER. (2014). A History of the Work Concept - from Physics to Economics. New York: Springer.

Greiner, W, Neise, L & Stöcker, H. (1995). Thermodynamics and Statistical Mechanics. Berlin: Springer-Verlag.

Jaynes, ET. (1957). Information theory and statistical mechanics. Physical Review, 106 (4), 620-30.

Lambert, FL. (2002). Disorder- A Cracked Crutch For Supporting Entropy Discussions. Journal of Chemical Education 79 (2), 187-92.

Lambert, FL. (2006). A modern view of entropy. Chemistry 15 (1), 13-21.

Leff, HS. (1996). Thermodynamic entropy: The spreading and sharing of energy. American Journal of Physics 64 (10), 1261-1271.

Leff, HS. (2007). Entropy, Its Language, and Interpretation. Foundations of Physics 37 (1): 1744–66.

Leff, HS. (2012). Removing the Mystery of Entropy and Thermodynamics – Part I. The Physics Teacher 50 (1), 28-31.

Moreira, MA. (1983). Uma abordagem cognitivista ao Ensino de Física. A teoria de aprendizagem de David Ausubel como sistema de referência para a organização do ensino de ciências. Porto Alegre: Editora UFRGS.

Plastino, A. & Plastino, AR. (1999). Tsallis Entropy and Jaynes' Information Theory Formalism, Brazilian Journal of Physics 29 (1): 50-60.

Stone, JV. (2015). Information Theory - a tutorial introduction. Sheffied: Sebtel Press.

Tsallis, C. (1988). Possible generalization of Boltzmann-Gibbs statistics. Journal of Statistical Physics 52 (1-2), 479-87.

Wanderlingh, F. (1995). The big game of energy and entropy. In: Bernardini, Carlo et al (org.). Thinking Physics for Teaching. New York: Springer.

Descargas

Publicado

23/05/2020

Cómo citar

MARQUES, M. S.; SANTANA, W. S. ¿Qué es la entropía? - reflexiones para la enseñanza de las ciencias. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 7, p. e502974344, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i7.4344. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/4344. Acesso em: 15 ene. 2025.

Número

Vol. 9 Núm. 7

Sección

Ciencias Exactas y de la Tierra

Licencia

Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:

1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.

2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.

3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.