entropia y exergia

Entropía.
Uno de los soportes fundamentales de la Segunda Ley de la Termodinámica es la función denominada entropía que sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite distinguir la energía útil, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la inútil, que se pierde en el medio ambiente.
La segunda ley de la termodinámica fue enunciada por S. Carnot en 1824. Sepuede enunciar de muchas formas, pero una sencilla y precisa es la siguiente:
“La evolución espontánea de un sistema aislado se traduce siempre en un aumento de su entropía.”
La palabra entropía fue utilizada por Clausius en 1850 para calificar el grado de desorden de un sistema. Por tanto la segunda ley de la termodinámica está diciendo que los sistemas aislados tienden al desorden, a laentropía.
Este desorden se grafica en la mayor o menor producción de energía disponible o no disponible, y sobre esta base, también podemos definir la entropía como el índice de la cantidad de energía no disponible en un sistema termodinámico dado en un momento de su evolución. Según esta definición, en termodinámica hay que distinguir entre energía disponible o libre, que puede ser transformada entrabajo y energía no disponible o limitada, que no puede ser transformada en él.
Podemos hacer el análisis tomando como ejemplo una cadena trófica.
En las cadenas tróficas al ir subiendo de nivel (de productores a consumidores) se va perdiendo energía química potencial. A medida que subimos en los niveles de la cadena, el contenido total de este tipo de energía es menor pero va aumentando laliberación de otro tipo de energía: El calor. Este último es un tipo de energía con menor probabilidad de aprovecharse ya que podemos generar menos trabajo con este tipo de energía que con la energía química potencial.
Al proceso por el cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil o, mejor dicho, se transforma en otra energía que es menos aprovechable, se le llama entropía.
Miradodesde otro punto de vista, la entropía se entiende como el grado de desorden de un sistema. Como podemos apreciar, la entropía es el elemento esencial que aporta la termodinámica, ciencia de los procesos irreversibles, es decir orientados en el tiempo.
Ejemplos de procesos irreversibles pueden ser: la descomposición radioactiva, la fricción o la viscosidad que modera el movimiento de un fluido.Todos estos procesos poseen una dirección privilegiada en el tiempo, en contraste con los procesos reversibles.
Precisamente, la distinción entre procesos reversibles e irreversibles la introduce en termodinámica el concepto de entropía, que Clausius asocia ya en 1865 al “segundo principio de la termodinámica”.
En la desigualdad de Clausius no se han impuesto restricciones con respecto a lareversibilidad o no del proceso, pero si hacemos la restricción de que el proceso sea reversible podemos ver que no importa el camino que usemos para recorrer el proceso, el cambio de calor dQ va a hacer igual en un sentido o en otro por lo que llegaremos a que:
dQ / T = 0
Como estamos imponiendo que usemos un camino cualquiera esta diferencial es una diferencial exacta y diremos que representa a unafunción de estado S que pude representarse por dS. Esta cantidad S recibe el nombre de Entropia del sistema y la ecuación:
dQ / T = dS
Establece que la variación de entropía de un sistema entre dos estados de equilibrio cuales quiera se obtiene llevando el sistema a lo largo de cualquier camino reversible que una dichos estados, dividiendo el calor que se entrega al sistema en cada punto delcamino por la temperatura del sistema y sumando los coeficientes así obtenidos.
En la práctica, generalmente los procesos no son del todo reversible por lo que la entropía aumenta, no es conservativa y ello es en gran parte el misterio de este concepto.
Transferencia de entropía.
La entropía está relacionada con la aleatoriedad del movimiento molecular (energía térmica), por esto la entropía...