Entropia
Páginas: 7 (1603 palabras)
Publicado: 2 de febrero de 2013
Entropía
Clausius comprendió en 1865 que el había descubierto una nueva propiedad termodinámica y decidió nombrarla entropía, la cual esta 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 es una propiedad intensiva y tiene la unida kj/kg.k. Generalmente, el termino entropíaes usado para referirse a ambas: a la total y a la de por unidad de masa, ya que el contexto normalmente esclarece de cuan se trata.
El cambio de entropía de un sistema durante un proceso puede determinase integrando la ecuación entre los estados iniciales y finales:
Ejemplo
La energía que el coche "utilizó" para realizar trabajo y moverse, se "gastó", es decir, es energía liberada medianteun proceso químico que ya no es utilizable para que un motor produzca trabajo.
Cambio de la entropía
Durante un proceso isotérmico
Recuerda que los procesos isotérmicos de transferencia de calor son internamente reversible, por lo tanto el cambio de entropías de un sistema durante uno de estos procesos puede determinarse al resolver la integración de la ecuación 7-5
La cual reduce
Donde Toes la temperatura constante del sistema y Q es la transferencia de calor para el proceso internamente reversible
Ejemplo cambio de entropía durante un proceso isotérmico
Un dispositivo compuesto por cilindro-embolo contiene una mezcla de liquido y vapor de agua a 300K. Durante un proceso a presión contante se transfieren al agua 750 kJ de calor. Como resultado, la parte liquida en el cilindrovaporiza. Determine el cambio de entropía del agua durante este proceso.
Solución El calor se transfiere a una mezcla de líquido y vapor de agua contenidos en un dispositivo de cilindro-embolo que se halla a presión contante.
Se determinara el cambio de entropía del agua.
Suposiciones Ninguna irreversibilidad ocurre dentro de las fronteras del sistema durante el proceso.
Analisi Se consideracomo sistema la totalidad del agua (liquido + vapor) dentro del cilindro. Se trata de un sistema cerrado puesto que ninguna masa atraviesa la frontera del sistema durante el proceso. Se observa que la temperatura del sistema de una sustancia pura permanece contante en el valor de saturación durante un proceso de cambio de fase a presión contante.
El sistema experimenta un proceso isotérmicointernamente reversible, y asi su cambio en la entropía puede determinarse directamente de la ecuación.
∆S = Q/T= 750KJ/300K=2.5KJ/K
CAMBIO DE ENTROPIA DE SUSTANCIAS PURAS
Los valores de entropía en las tablas de propiedades se ofrecen respecto a un estado de referencia arbitrario. En las tablas de vapor de agua, a la entropía de liquido saturado sf a 0.01 grados se le asigna el valor de cero, ypara el refrigerante 134ª, el valor cero es asignado al liquido saturado a -40 grados. Los valores de entropía se vuelven negativos a temperaturas inferiores al valor de referencia.
El valor de la entropía en un estado especifico se determina del mismo modo que se hace para cualquier otra propiedad. En las regiones del liquido comprimido y de vapor sobrecalentado, los valores pueden obtenersedirectamente de las tablas al conocer el estado especifico, mientras que para la región del vapor húmedo, se determina a partir de
Durante un proceso, el cambio de entropía de una masa especifica m:
Ejemplo cambio de entropía de una sustancia en un recipiente
Un recipiente rígido contiene inicialmente 5Kg de refrigerante 134ª a 20 grados y 140 kPa, la sustancia se enfría mientras es agitadahasta que su presión disminuye a 100kPa. Determine el cambio de entropía del refrigerante durante este proceso
Solución El refrigerante contenido en un recipiente rígido se enfría mientras es agitado. Se determinara el cambio de entropía del refrigerante
Suposiciones El volumen del recipiente es constate, por lo tanto v2=v1.
Análisis El refrigerante en el recipiente se considera como el sistema,...
Clausius comprendió en 1865 que el había descubierto una nueva propiedad termodinámica y decidió nombrarla entropía, la cual esta 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 es una propiedad intensiva y tiene la unida kj/kg.k. Generalmente, el termino entropíaes usado para referirse a ambas: a la total y a la de por unidad de masa, ya que el contexto normalmente esclarece de cuan se trata.
El cambio de entropía de un sistema durante un proceso puede determinase integrando la ecuación entre los estados iniciales y finales:
Ejemplo
La energía que el coche "utilizó" para realizar trabajo y moverse, se "gastó", es decir, es energía liberada medianteun proceso químico que ya no es utilizable para que un motor produzca trabajo.
Cambio de la entropía
Durante un proceso isotérmico
Recuerda que los procesos isotérmicos de transferencia de calor son internamente reversible, por lo tanto el cambio de entropías de un sistema durante uno de estos procesos puede determinarse al resolver la integración de la ecuación 7-5
La cual reduce
Donde Toes la temperatura constante del sistema y Q es la transferencia de calor para el proceso internamente reversible
Ejemplo cambio de entropía durante un proceso isotérmico
Un dispositivo compuesto por cilindro-embolo contiene una mezcla de liquido y vapor de agua a 300K. Durante un proceso a presión contante se transfieren al agua 750 kJ de calor. Como resultado, la parte liquida en el cilindrovaporiza. Determine el cambio de entropía del agua durante este proceso.
Solución El calor se transfiere a una mezcla de líquido y vapor de agua contenidos en un dispositivo de cilindro-embolo que se halla a presión contante.
Se determinara el cambio de entropía del agua.
Suposiciones Ninguna irreversibilidad ocurre dentro de las fronteras del sistema durante el proceso.
Analisi Se consideracomo sistema la totalidad del agua (liquido + vapor) dentro del cilindro. Se trata de un sistema cerrado puesto que ninguna masa atraviesa la frontera del sistema durante el proceso. Se observa que la temperatura del sistema de una sustancia pura permanece contante en el valor de saturación durante un proceso de cambio de fase a presión contante.
El sistema experimenta un proceso isotérmicointernamente reversible, y asi su cambio en la entropía puede determinarse directamente de la ecuación.
∆S = Q/T= 750KJ/300K=2.5KJ/K
CAMBIO DE ENTROPIA DE SUSTANCIAS PURAS
Los valores de entropía en las tablas de propiedades se ofrecen respecto a un estado de referencia arbitrario. En las tablas de vapor de agua, a la entropía de liquido saturado sf a 0.01 grados se le asigna el valor de cero, ypara el refrigerante 134ª, el valor cero es asignado al liquido saturado a -40 grados. Los valores de entropía se vuelven negativos a temperaturas inferiores al valor de referencia.
El valor de la entropía en un estado especifico se determina del mismo modo que se hace para cualquier otra propiedad. En las regiones del liquido comprimido y de vapor sobrecalentado, los valores pueden obtenersedirectamente de las tablas al conocer el estado especifico, mientras que para la región del vapor húmedo, se determina a partir de
Durante un proceso, el cambio de entropía de una masa especifica m:
Ejemplo cambio de entropía de una sustancia en un recipiente
Un recipiente rígido contiene inicialmente 5Kg de refrigerante 134ª a 20 grados y 140 kPa, la sustancia se enfría mientras es agitadahasta que su presión disminuye a 100kPa. Determine el cambio de entropía del refrigerante durante este proceso
Solución El refrigerante contenido en un recipiente rígido se enfría mientras es agitado. Se determinara el cambio de entropía del refrigerante
Suposiciones El volumen del recipiente es constate, por lo tanto v2=v1.
Análisis El refrigerante en el recipiente se considera como el sistema,...
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