que los cambios de entropía se definen en términos de calor transferido y no de trabajo realizado. Más tarde, cuando consideremos la
naturaleza molecular de la entropía, comprenderemos mejor este detalle. No hay ninguna otra variación. Así que la variación global
es una disminución de la entropía del universo, lo que viola la segunda ley. Se deduce así que una máquina sin sumidero frío no
puede realizar trabajo.
Para ver que una máquina con sumidero frío puede producir trabajo, pensemos en una máquina térmica real. Como antes, existe
una disminución de entropía cuando la fuente de calor cede energía en forma de calor y no existe variación de entropía cuando parte
de ese calor se convierte en trabajo. Sin embargo, si no convertimos toda la energía en trabajo, desecharemos parte de ella, en forma de
calor, en el sumidero frío. Habrá entonces un incremento de la entropía del sumidero frío y, si la temperatura del mismo es lo
suficientemente baja —esto es, si es una biblioteca lo suficientemente silenciosa—, incluso una pequeña cantidad de calor depositada
en él supondrá un incremento de su entropía que cancelará la disminución de la entropía de la fuente de calor. Y así, globalmente,
puede existir un aumento de entropía en el universo; pero solo si existe un sumidero frío en el que pueda generarse una contribución
positiva. Ésta es la razón por la que el sumidero frío es una parte esencial de toda máquina térmica: solo puede incrementarse la
entropía si existe un sumidero, y la máquina puede producir trabajo a partir de calor solo si el proceso global es espontáneo. ¡Es
ruinoso tener que obligar a una máquina a funcionar!
Como puede verse fácilmente, resulta que, de la energía obtenida de la fuente de calor, la parte que debe desecharse en el sumidero
frío, y que por ello no estará disponible para convertirla en trabajo, depende únicamente de las temperaturas de la fuente y el
sumidero. Más aún, la energía mínima que debe desecharse —y, por lo tanto, el logro del rendimiento máximo para la conversión de
calor en trabajo—— viene dada precisamente por la fórmula de Carnot[5].
Consideremos ahora el enunciado de Clausius en términos de entropía. Si el foco frío cede una cierta cantidad de energía en forma
de calor, su entropía disminuye. Será una disminución grande, porque el cuerpo está frío —es una biblioteca silenciosa—. La misma
cantidad de calor se transfiere al foco caliente. La entropía aumenta pero, dado que la temperatura es mayor —este objeto es una calle
concurrida—, el incremento de entropía resultante es pequeño, y seguro que menor que la disminución de entropía del foco frío.
Globalmente, por tanto, hay una disminución de entropía y el proceso no es espontáneo; exactamente eso es lo que implica el
enunciado de Clausius.
Vemos entonces que el concepto de entropía encierra los dos enunciados fenomenológicos de la segunda ley, y que actúa como
indicador del cambio espontáneo. La primera ley y la energía [