entropia

ENTROPIA Y CICLO DE CARNOT











Presentado a:
Luis Urrego








UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER
INGENIERIA ELECTROMECANICA
TERMODINAMICA APLICADA
BUCARAMANGA
2013
ENTROPIA
En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.
Solo se pueden calcular variaciones de entropía. Para calcular la entropía de un sistema, es necesario fijar la entropía del mismo en un estado determinado. La tercera ley de latermodinámica fija un estado estándar: para sistemas químicamente puros, sin defectos estructurales en la red cristalina, de densidad finita, la entropía es nula en el cero absoluto (0 K).
La entropía global del sistema es la entropía del sistema considerado más la entropía de los alrededores. También se puede decir que la variación de entropía del universo, para un proceso dado, es igual a suvariación en el sistema más la de los alrededores:



Si se trata de un proceso reversible, ΔS (universo) es cero pues el calor que el sistema absorbe o desprende es igual al trabajorealizado. Pero esto es una situación ideal, ya que para que esto ocurra los procesos han de ser extraordinariamente lentos, y esta circunstancia no se da en la naturaleza. Por ejemplo, en la expansión isotérmica (procesoisotérmico) de un gas, considerando el proceso como reversible, todo el calor absorbido del medio se transforma en trabajo y Q= -W. Pero en la práctica real el trabajo es menor, ya que hay pérdidas por rozamientos, por lo tanto, los procesos son irreversibles.
Para llevar al sistema, de nuevo, a su estado original hay que aplicarle un trabajo mayor que el producido por el gas, lo que da comoresultado una transferencia de calor hacia el entorno, con un aumento de la entropía global.




CAMBIO DE ENTROPIA DE SUSTANCIAS PURAS
La entropía de una sustancia pura se determina a partir de las tablas de propiedades termodinámicas.

Regiones del diagrama temperatura vs entropía

PROCESOS ISOENTROPICOS DE SUSTANCIAS PURAS
Dos factores pueden cambiar la entropía de una masa fija: latransferencia de calor y las irreversibilidades. Por tanto, en un proceso internamente reversible y adiabático la entropía no cambiara.

CAMBIO DE ENTROPIA DE SOLIDOS O LIQUIDOS
Los sólidos y los líquidos pueden idealizarse como sustancias incompresibles debido a que sus volúmenes permanecen esencialmente constantes durante un proceso. El cálculo de los cambios de la energía interna y entalpia conla temperatura para los sólidos y líquidos es posible expresarlos en términos de calor específico y en la mayoría de los casos de forma integrada. Ahora se puede utilizar este resultado y la relación de la propiedad termodinámica para calcular el cambio de entropía para un sólido o un líquido. Se observa que para una fase de este tipo, el término de volumen específico es muy pequeño. De este modosu cambio de entropía se puede expresar en términos del calor específico como sigue:

En general C es una función de T y es necesaria una relación C (T) para realizar integración. Cuando los cambios de temperatura no son muy grandes se puede considerar C como constante, en cuyo caso:

Recordemos que para un proceso isoentropico no hay cambio de temperatura.

CAMBIO DE ENTROPIA EN UN GASIDEAL
Se puede deducir dos ecuaciones muy útiles para calcular el cambio de entropía de un gas ideal cuando se sustituyen las ecuaciones:
T ds = du + P dv
Para un gas ideal:
du = Cvdt y =
Por lo tanto:


Para integrar las ecuaciones se debe conocer como dependen los calores específicos de la temperatura. Sin embargo, su diferencia siempre es constante por lo que es posible ver que...