Conceptos de entropia

ENTROPIA
APLICACIONES DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA A PROCESOS
• DESIGUALDAD DE CLAUSIUS • CAMBIO DE ENTROPIA PARA:
SUSTANCIAS PURAS, SUSTANCIAS INCOMPRESIBLES, GASES IDEALES PROCESOS ISENTROPICOS APLICACIONES DEL BALANCE DE ENTROPIA

ENTROPIA
• Para que un proceso ocurra de forma espontánea, es decir, sin la intervención de una acción externa, la energía inicial del sistemanecesariamente debe disminuir a fin de llegar a un estado de mayor estabilidad. • En sistemas mecánicos, por ejemplo, al colocar una pelota en un plano inclinado y soltarla, ésta bajará la cuesta y el criterio de una disminución en la energía potencial del sistema es adecuado para definir el sentido de este tipo de cambio; lo contrario sólo sucederá si se aplica una fuerza externa.

ENTROPIA
Laentropía es la propiedad termodinámica relacionada con la forma en que la energía de un sistema se distribuye entre los niveles disponibles, y el sentido del cambio estará favorecido en la medida en que este valor crezca en nuestro sistema.

qrev ∆S ≡ T

q = T ∆S

La Entropía es una variable de estado extensiva, que depende sólo de los estados iniciales y finales del sistema
A DIFERENCIA DE LAENERGIA, LA ENTROPIA NO SE CONSERVA .el cambio de entropía de un sistema y sus alrededores es siempre positivo (o cero)

Transferencia de entropía
(ἐντροπία) = transformación Medida del desorden de un sistema
La entropía esta relacionada con la aleatoriedad del movimiento molecular (energía térmica) , por esto, la entropía de un sistema no decrece si no hay cierta interacción externa.Entropía es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo.

Transferencia de entropía
El calor es un flujo de entropía
Si la transferencia de energía mecánica (trabajo) en un sistema se realiza con irreversibilidad se producen aumentos de entropía en el sistema, es decir se generan entropía. Esta generación de entropía trae consigo una perdida detrabajo utilizable debido a la degradación de la energía mecánica producido por la irreversibilidades presentes.

Todos los procesos físicos tienden a estados más probables para el sistema y sus alrededores. El estado más probable siempre es el de mayor desorden. Debido a que la entropía es una medida del desorden, una manera alternativa de decir lo anterior es:

La entropía del universoaumenta en todos los procesos.

Principio de Clausius
Una forma conveniente de expresar la 2ª. Ley de la termodinámica es el Principio de Clausius: La entropía de un sistema aislado siempre crece en un proceso espontáneo. Clausius lo expresó como: La energía del universo es constante, la entropía del universo siempre crece hacia un máximo. Aplicado a un sistema aislado y cerrado, la afirmación deClausius es exactamente correcta.

Desigualdad de Clausius
∫dQ ⁄ T

> 0 (procesos irreversibles)

= 0 (procesos reversibles)

Esta relaciòn es valida durante todos los ciclos para procesos reversibles y procesos irreversibles (incluyendo procesos de refrigeraciòn)

(∫δQ ⁄ T) int rev Es una PROPIEDAD, depende del estado y NO de la trayectoria
A esta propiedad EXTENSIVA, Clausisus ladenominó ENTROPIA (S) y la propiedad INTENSIVA hace referencia a la entropía por unidad de masa: dS = (∫δQ ⁄ T) int rev (kJ/K)
CAMBIO DE ENTROPIA DE UN SISTEMA DURANTE UN PROCESO

∆S = S2 – S1 = ∫(δQ ⁄ T) int rev 1

2

La desigualdad de Clausius
Para discutir sobre sistemas que si pueden intercambiar calor o trabajo con los alrededores, debemos empezar con la primera ley: dU = dq – pexdVPara un proceso reversible dq = TdS, entonces:
dU = TdS – pexdV

Nota que cada variable de la ecuación anterior es una función de estado!
> Proceso irreversible

TdS ≥ dq
= Proceso reversible

Características asociadas a la ENTROPIA
Solamente pueden calcularse variaciones de entropía. La entropía se define solamente para estados de equilibrio En muchos problemas prácticos como el...