Entropia

TEMA VI
ENTROPIA
Al considerar la 1era ley de la termodinámica; está se planteo al inicio en términos de un ciclo, pero luego se definió la energía interna (propiedad termodinámica) para utilizarla en base a procesos.
De igual modo en la 2da ley de la termodinámica se estudio en base a ciclos (aunque es un enfoque muy importante y útil) pero muchas veces se necesitan estudiar procesosdeterminados. Y a partir de la 2da ley de la termodinámica definiremos la entropía (propiedad termodinámica) que nos permite utilizar dicha ley cuantitativamente en procesos.
La 2da ley así como la 1era, son resultados de experiencias, y su descubrimiento, así como su refinamiento lógico, empezó con el trabajo de Carnot
Como dijimos anteriormente, la termodinámica es la ciencia de la energía y laentropía, y ya se estudio las interacciones de la energía a través de los ciclos y procesos y ahora veremos qué relación guarda con la entropía.
La Entropía es una medida cuantitativa de desorden microscópico de un sistema. Cuando empezamos el tema e la 2da ley dijimos que ella nos daba la dirección en que pueden ocurrir los procesos, esta dirección nos la proporciona la entropía.
Todo procesoSiempre tendrá la dirección donde aumente el valor de la entropía.
Desigualdad de Clausius: Esta desigualdad de Clausius es una consecuencia de la 2da Ley de la termodinámica.

Donde el signo ( < ) menor que, se usa para procesos irreversibles y el signo igual (=) para procesos internamente reversibles o totalmente reversibles.
¿Cuándo una integral cíclica es igual a cero? Cuando no dependede la trayectoria o del proceso. Esto ocurre únicamente con las propiedades termodinámicas (intensivas o extensivas). Por lo tanto esta integral cíclica define una propiedad termodinámica llamada entropía.

Independientemente de que este concepto se derivo o se obtuvo a partir de un proceso en particular (desigualdad de Clausis, donde se puede usar únicamente en procesos reversibles), si nodepende de la trayectoria no depende del proceso, depende únicamente de los estados iniciales y finales o sea del estado en particular.

Y se puede determinar conociendo la relación durante el proceso de la transferencia de calor y la temperatura. Y a partir de las tablas termodinámicas (sustancias puras).

DIAGRAMAS DE PROPIEDADES (T-s, h-s)
Los diagramas de propiedades proporcionan granayuda visual en el análisis termodinámico de los procesos. Al estudiar la 1era ley utilizamos los diagramas P-v y T-v, ahora para la 2da ley de la termodinámica es muy útil utilizar diagramas donde se encuentre la entropía.
Las propiedades termodinámicas con frecuencia se muestran en el diagrama T-S, ó área bajo la curva o trayectoria del proceso nos indica la transferencia de calor (Q)internamente reversible, (al igual que determinábamos el trabajo (W) en el diagrama P-V).
Otro diagrama muy utilizado es el de entalpía-entropía (h-s, diagrama de Mollier), utilizada en procesos de régimen permanente flujo estable. La distancia vertical entre los estados de entrada y salida (∆h) nos da la medida de trabajo, mientras que la distancia horizontal (∆s) es una medida de lasirreversibilidades asociadas con el proceso.



Figura 7.1 Diagrama T - s Figura 7.2 Diagrama h - s









CAMBIOS DE ENTROPIA EN PROCESOS REVERSIBLES (Ciclo de Carnot)


Fig. 7.3 Esquema maquina térmica 2da ley de la termodinámica Fig 7.4 Esquema de maquina térmica.

= (QH / TH) - (QL / TL ) = 0 Proceso Reversible

= (QH / TH) - (QL / TL ) < 0 Proceso IrreversibleSi una maquina térmica funciona bajo el ciclo de Carnot (procesos reversibles, 2 Isotérmicos y 2 adiabáticos)


Fig. 7.5 Diagrama T – s del ciclo de maquina térmica reversible. Fig. 7.6 Diagrama P – v del ciclo de maquina térmica reversible.

El área 12AB representa el calor que se transfiere al fluido de trabajo a alta temperatura, durante un proceso isotérmico, produciendo un...