Entropia

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ENTROPIA
El primer paso en la consideración de la propiedad que llamamos entropía es establecer la desigualdad de Clausius, esto es:
[pic]
Esta desigualdad es valida para todos los ciclos posibles, esto incluye a las maquinas térmicas, reversibles e irreversibles, y refrigeradores, el símbolo [pic]se usa para indicar que la integración será realizada durante el ciclo entero, por lo tanto ladesigualdad de Clausius puede considerarse como la suma de todas la cantidades diferenciales de transferencia de calor dividida por la temperatura en la frontera, en consecuencia la cantidad [pic] representa una propiedad en la forma diferencial por lo que Clausius comprendió que había descubierto una nueva propiedad termodinámica y decidió llamarla Entropía, la cual será designada por S ydefinida como:
[pic]
La entropía es una propiedad extensiva, mientras que la entropía por unidad de masa, s, es una propiedad intensiva y tiene la unida kJ/kg.K, el cambio de entropía de un sistema durante un proceso se determina integrando la ecuación anterior entre los estados inicial y final:
[pic]
Procesos Isotérmicos
El cambio de entropía durante un proceso isotérmico es:
[pic]
En dondeTo es temperatura constante del sistema y Q la transferencia de calor, para este caso particular la entropía puede ser positiva o negativa dependiendo de la dirección de la transferencia de calor.
Generación de entropía
La cantidad ΔS = S2 – S1 representa el cambio de entropía del sistema para un proceso reversible, se vuelve igual a [pic] , en donde T es la temperatura termodinámica en lafrontera y [pic] el diferencial de calor que se transfiere entre el sistema y los alrededores.

Cambio de entropía de sustancias puras
La entropía es una propiedad por lo tanto el valor de la entropía de un sistema se establece una vez fijado el estado de este. Los valores de entropía en las tablas de propiedades se ofrecen respecto a un estado de referencia arbitrario, en las tablas de vapor(agua) a la entropía de liquido saturado a la temperatura de 0,01 oC se le asigna el valor de cero (sf = 0) y para el refrigerante 134ª, el valor cero es asignado al liquido saturado a la temperatura de -40 oC. Los valores de entropía se vuelven negativos a temperaturas inferiores al valor de referencia. El valor de la entropía para un estado especifico se determina del mismo modo que se hace paracualquier propiedad. En las regiones de liquido comprimido y vapor sobrecalentado los valores pueden obtenerse directamente de las tablas del estado especificado, mientras que para al región de mezcla saturada se determina a partir de: s = sf + x sfg en donde sf y sfg se listan en las tablas de saturación. En ausencia de datos para líquidos comprimidos la entropía de setos se aproxima a la dellíquido saturado a la temperatura dada.
Durante un proceso, el cambio de entropía de una masa especificada m (sistema cerrado) es: ΔS = m(s2 – s1) (kJ/K).

Diagramas T-s
Las características generales de un diagrama T-s para sustancias puras se muestran en la figura 1, en el que usan datos para el agua, en este diagramas las líneas de volumen constantes se precipitan mas que las de presiónconstante, las cuales a su vez son paralelas a las de temperatura constante en la región de mezcla saturada. Asimismo, las líneas de presión constante casi coinciden con la línea líquido de saturado en la región de liquido comprimido.
[pic]
Procesos Isentrópicos
Son procesos en los que la entropía se mantiene constante el cual se caracteriza por: Δs = 0 o s2 = s1.Un proceso adiabático reversiblenecesariamente es isentrópico, pero uno isentrópico no es necesariamente un proceso adiabático reversible. En la figura mostramos el ciclo de Carnot en un diagrama T-s.
[pic]
El ciclo de Carnot esta formado por dos procesos isotérmicos reversibles y dos adiabáticos reversibles (Isentrópico a s = cte), los cuatro forman rectángulo en un diagrama T-s, en el cual el área bajo la curva del proceso...
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