Entropia

ENTROPÍA

El concepto de entropía fue primeramente usado por Rudolf Clausius, el año 1854 y la denominación fue dada también por Clausius en 1865 en orden de hacer más claro el significado de la segunda ley de la termodinámica. (La palabra entropía tiene origen griego y significa “transformación” o “transmutación”). En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física quemide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.

Rudolf Clausius (1822-1888)

Una definición de entropía tomando en cuenta que los procesos naturales de cualquier sistema lleven un aumento de esta magnitud y los no naturales, una disminución la realizamos involucrando los enunciados de Clausius y Kelvin de la segunda ley. Llegando al siguiente enunciado: “Losprocesos naturales van siempre acompañados de un incremento de la entropía del sistema”.

A este enunciado en algunas ocasiones no se le llama segunda ley de la termodinámica, sino principio de la entropía, pues depende de la especificación de una propiedad, “la entropía”, que no forma parte de la experiencia directa.

Este principio de la entropía reproduce el enunciado de Kelvin, si se define laentropía de un sistema como la magnitud que aumenta cuando se eleva la temperatura del sistema y permanece constante cuando solo se realiza trabajo, disminuyendo consecuentemente cuando se enfría el sistema. El enunciado de Clausius, si se supone que cuanto más elevada es la temperatura a la que se encuentra un sistema que recibe energía por el mecanismo calor, menor será su variación de entropía.La entropía de un sistema aumenta cuando a él se le eleva la temperatura, y también que este es mayor cuanto menor es la temperatura. La definición más simple será en un proceso isotérmico, entonces:


Aunque las palabras ”temperatura y energía” y los conceptos básicos que ellas representan, son tan familiares que no resulta difícil comprender los fenómenos que en ellas se involucra, laidea de pequeños cambios de entropía entendida como calor/temperatura parece muy alejada de la experiencia cotidiana.

Si tenemos un litro de agua caliente y un litro de agua fría; las dos tienen diferentes temperaturas y tienen también diferentes entropías; el agua a mayor temperatura, tiene también mayor entropía que el agua “fría”. Para poder conocer más sobre el concepto de entropía senecesita un instrumento de medida, éste existe y se conoce con el nombre de entropímetro

El entropímetro es al aparato que consta de una sonda que se introduce a una muestra y un indicador que entrega una lectura en una escala, como si se tratara de un termómetro.

El interior de un entropímetro es más complicado que el de un simple termómetro de mercurio. La sonda consta de un calentador y untermómetro.

El microprocesador está programado para calcular la dependencia entre la temperatura de la muestra y la energía por el mecanismo calor cedida por el calentador. La lectura que aparece en el indicador es el cambio de entropía de la muestra entre la temperatura inicial y la temperatura final.

Si queremos medir el cambio de entropía producido cuando se calienta un trozo de hierro,Conectamos el entropímetro al trozo de hierro y empezar a calentar, este calentamiento se debe realizar con extrema lentitud, cuidando que no se creen puntos calientes que falseen las lecturas. El microprocesador del aparato toma la temperatura indicada por el termómetro y la traduce directamente en un cambio de entropía. En su programación, el microprocesador comienza por calcular la energía que seha transferido al trozo de hierro desde el calentador, operación que ejecuta partiendo del incremento de temperatura causado por el calentamiento. Le basta, para ello, conocer la capacidad térmica (el calor específico) de la muestra, ya que el aumento de temperatura es directamente proporcional a la energía por el mecanismo calor suministrada.


Donde el coeficiente de proporcionalidad...