Economía y termodinámica: Un encuentro entre disciplinas

CONTENIDO

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

PARTE 1

TERMODINÁMICA

CAPÍTULO 2

CALOR Y TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.1 Calor y temperatura en el lenguaje común  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2 Calor y temperatura en la Antigüedad  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3 La idea del calor como fluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.4 La presión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.5 Interacciones entre sistemas macroscópicos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.6 Equilibrio térmico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.7 Ley cero de la termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.8 Definición termodinámica o macroscópica de la temperatura  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.9 Medición de la temperatura. Termómetros  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.10 Temperatura absoluta  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.11 El calor y la energía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.12 Cantidad de calor  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.13 Capacidad calórica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.14 Calor específico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.15 Estados microscópicos o dinámicos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.16 Estados macroscópicos o termodinámicos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.17 Relación entre el estado dinámico y el estado termodinámico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.18 Termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

CAPÍTULO 3

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.1 Lo permanente y lo cambiante  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.2 El ser y el devenir  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3.3 Energía y trabajo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.4 Primera ley de la termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.5 Tipos de procesos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.6 Procesos irreversibles  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.7 Equilibrio termodinámico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.8 Reserva calórica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.9 Procesos cuasiestáticos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.10 El estado termodinámico se define para sistemas en equilibrio  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

3.11 Procesos cuasiestáticos y procesos reversibles  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.12 Criterio termodinámico para decidir si un proceso es irreversible  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

CAPÍTULO 4

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.1 Segunda ley de la termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.2 Formulación de la segunda ley  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.3 Teorema de Clausius  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.4 La entropía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.5 Comentarios sobre conceptos ideales en termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.6 Interpretación microscópica de la entropía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

CAPÍTULO 5

ENTROPÍA, INFORMACIÓN, ESTRUCTURA Y ORDEN  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.1 Entropía e información  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.2 Entropía y estructura  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

5.3 Entropía y orden  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

5.4 Sobre el papel creador y destructor de la entropía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

PARTE 2

ECONOMÍA

CAPÍTULO 6

ALGUNOS CONCEPTOS BÁSICOS EN ECONOMÍA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

6.1 Algunos conceptos básicos «técnicos» en economía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

6.2 Homo economicus  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

6.3 Utilitarismo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

6.4 La corriente principal de la economía occidental  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

6.5 El economicismo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

6.6 Economía del bienestar  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

CAPÍTULO 7

LA TEORÍA DEL VALOR EN ECONOMÍA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

7.1 Reflexiones iniciales sobre el valor  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

7.2 El valor económico de un bien  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

7.3 Trabajo en economía y trabajo en física  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7.4 Reflexiones sobre la fuente de la ganancia  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.5 Nota sobre la utilidad marginal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

CAPÍTULO 8

ÉTICA Y ECONOMÍA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

8.1 Hechos, valores y positivismo lógico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

8.2 Entrelazamiento entre hechos y valores  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

8.3 Las tesis de Irene von Staveren sobre la ética en economía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

8.4 Las paradojas del valor  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

8.5 Deontología en economía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

CAPÍTULO 9

ECONOMÍA Y DESARROLLO  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

9.1 Reflexiones iniciales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

9.2 Los elevados costos de no desarrollarse  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

9.3 Desarrollo y sufrimiento humano  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

9.4 ¿Qué es el desarrollo?  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

9.5 Amartya Sen y el desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

9.6 Joseph Stiglitz y el desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

9.7 Paul Krugman y el desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

9.8 Des Gasper y el desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

9.9 La ética del desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

9.10 Breve historia del desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

9.11 Eficacia y eficiencia en el desarrollo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

PARTE 3

ECONOMÍA Y TERMODINÁMICA

CAPÍTULO 10

ECONOMÍA Y TERMODINÁMICA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

10.1 Algunas consecuencias económicas en relación con las leyes

de la termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

10.2 Todo sistema económico es un sistema termodinámico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

10.3 La termodinámica y la economía ortodoxa  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

10.4 Economía y termodinámica: antecedentes históricos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

10.5 La acción humana y el poder creador y destructor de la entropía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

10.6 Reflexión final  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

CAPÍTULO 11

EL VALOR ENTRÓPICO DE UN BIEN  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

11.1 Marco conceptual  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

11.2 El precio del mercado  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

11.3 El papel del dinero  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

11.4 El dinero y las leyes de la energía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

11.5 Dinero y entropía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

11.6 El valor entrópico de un bien: una propuesta  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

11.7 ¿Un viaje a Utopía?  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

CAPÍTULO 12

CONCLUSIONES GENERALES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Existe una relación entre economía y física  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

La corriente principal de la economía actual no tiene en cuenta la

segunda ley de la termodinámica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198

Propuesta  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198

APÉNDICES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199

Apéndice 2A: Presión y teoría cinética  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199

Apéndice 2B: Relación entre temperatura y energía cinética

promedio para el gas ideal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201

Apéndice 2C: Tiempo medio entre colisiones  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202

Apéndice 3A: Experimento de Joule de la expansión libre de un

gas ideal. Energía de un gas ideal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205

Apéndice 3B: Transformación isotérmica cuasiestática de un gas ideal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207

Apéndice 3C: Transformación adiabática cuasiestática de un gas ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Apéndice 3D: Primera ley con intercambio de materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213

Apéndice 4A: Procesos cíclicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214

Apéndice 4B: Prueba general del teorema de Carnot (Huang) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216

Apéndice 4C: Las temperaturas absolutas definidas con una

máquina de Carnot y con un gas ideal son idénticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218

Apéndice 4D: Ilustración de la expresión de Boltzmann para la entropía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220

Apéndice 5: La entropía de Shannon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229