entropia

Introducción:
En el siguiente trabajo se tratara un tema de mucha importancia en cuanto al área de la termodinámica, el cual está íntimamente relacionado con la segunda ley (los procesos ocurren en cierta dirección y que la energía tiene calidad así como cantidad) de la termodinámica, esta nueva propiedad se conoce como entropía la cual es difícil de describir físicamente.
Cabe destacar que laentropía es una propiedad que no se conserva, esto quiere decir que la conservación de entropía no existe.


















Desarrollo:
Principio del formulario
La segunda ley de la termodinámica conduce frecuentemente a expresiones que involucran desigualdades. Otra desigualdad importante que tiene mayores consecuencias en la termodinámica es la desigualdad de Clausius,establecida por primera vez por el físico alemán R. J. E. Clausius (1822-1888), uno de los fundadores de la termodinámica. Este concepto se expresa como

Esta desigualdad es válida durante todos los ciclos, tanto reversibles como irre- versibles. El símbolo de integral con un círculo en medio se usa para indicar que la integración será realizada durante el ciclo entero. Cualquier transferencia decalor hacia o desde un sistema consiste en cantidades diferenciales de transferencia de calor. Entonces la integral cíclica de ẟQ/T puede considerarse como la suma de todas estas cantidades diferenciales de transferencia de calor dividida entre la temperatura en la frontera.
Para demostrar la validez de la desigualdad de Clausius, considere un sistema conectado a un depósito de energía térmicacon una temperatura termodinámica constante (es decir, absoluta) TR a través de un dispositivo cíclico reversible.



El dispositivo cíclico recibe calor ẟQR del depósito y suministra calor ẟQ al sistema cuya temperatura en esa parte de la frontera es T (una variable) mientras produce trabajo ẟWrev. El sistema produce trabajo ẟWsis como resultado de esta transferencia de calor. Si se aplica elbalance de energía al sistema combinado identificado por las líneas punteadas, se obtiene

ẟWc es el trabajo total del sistema combinado y dEc

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, es el cambio en la energía total del sistema combinado. Considerando que el dispositivo cíclico es reversible, tenemos
,,
Con base en el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley, la cual establece que ningún sistema puedeproducir una cantidad neta de trabajo mientras opera en un ciclo e intercambia calor con un solo depósito de energía térmica, se concluye que WC no puede ser un trabajo de salida y por lo tanto no puede ser una cantidad positiva. Considerando que TR es la temperatura termodinámica y en consecuencia una cantidad positiva, se tiene

Que es la desigualdad de Clausius, la cual es válida para todoslos ciclos termodinámicos, reversibles, irreversibles e incluso los de refrigeración. Para ciclos internamente reversibles:

De ahí se concluye que la igualdad en la des- igualdad de Clausius se cumple para ciclos reversibles total o sólo internamente reversibles, mientras que la desigualdad se mantiene para los irreversibles.




Considere el volumen ocupado por un gas en un dispositivode cilindro- émbolo que experimenta un ciclo,

Cuando el émbolo vuelve a su posición inicial al final del ciclo, el volumen del gas también vuelve a su valor inicial, de manera que el cambio neto en el volumen durante un ciclo es cero, lo cual se expresa como

Una cantidad cuya integral cíclica es cero depende sólo del estado y no de la trayectoria del proceso, por lo tanto es una propiedad. Enconsecuencia, la cantidad (ẟQ/T)int rev debe representar una propiedad en la forma diferencial.
Clausius comprendió en 1865 que él había descubierto una nueva propiedad termodinámica y decidió nombrarla entropía, la cual está designada por S y definida como

La entropía es una propiedad extensiva de un sistema y a veces es llamada entropía total, mientras que la entropía por unidad de masa s...