Entropia

DUODOCIMA SEMANA
Contenido
1. Introducción
2. La desigualdad de Clausius y la entropia.
3. Segundo

Principio

de

la

termodinámica:

espontaneidad y equilibrio.
4. Comentarios sobre la entropía
5. Aplicaciones del concepto de entropía
5.1 Depósito térmico

5.2 Ciclo de Carnot en un Diagrama T vs S
5.3 Calentamiento (enfriamiento) y cambio de
fase
5.4 Procesos reversibles con gases ideales
6.Entropía de sólidos y líquidos incomprensibles
7. Cambios de entropía de una sustancia pura
8. Problemas

1. ¿Por qué unos procesos ocurren en un sentido
y no en el contrario?

SEGUNDO PRINCIPIO
Todo sistema aislado evoluciona en un sentido hasta alcanzar el equilibrio

?

25ºC

20ºC

El tiempo va en una dirección

.

?

?

2. La desigualdad de Clausius y la Entropía.
En 1865, Clausius se diocuenta que había descubierto una nueva
propiedad termodinámica y para nombrar esa propiedad escogió el
término entropía, designada por S, dada por:

dQ
dT 0 Desigualdad de Clausius
dS 

dQrev
(1), Segunda Ley de la Ter mod inámica
T
para sistemas cerrados

Donde la igualdad se cumple para un proceso reversible y la desigualdad para
un proceso irreversible.

La entropía es una función de estadoque depende del calor reversible y de la
temperatura del intercambio. Es una propiedad extensiva y tiene como unidad
entrópica (J / K):

dQrev
dS 
(2) Ec. diferencia l entrópica
T

El cambio o variación de entropía(S ) durante un proceso se
determina al integrar la ecuación (2) entre los estados inicial y
final:

2

dQrev
S S 2  S1 
( KJ / K ), (3)
T
1
2

dQrev

T
1

y en un procesoreversible se vuelve igual a
que representa la transferencia de entropía con
calor

La entropía puede considerarse como una medida de la
probabilidad (desorden)

S
Sólido

S
Líquido

Gas

+
S

Soluto

Disolvente

Disolución

S



SEGUNDO PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA. ENTROPÍA.
1er Principio
2º Principio

Energía interna (U)
Entropía (S)

dq rev
S S2  S1 
1
T
2

Entropía
(S)

• Función deestado
• Propiedad extensiva
• Unidades: J / K, KJ / K

Segundo Principio de la Termodinámica
• Cualquier proceso que ocurre espontáneamente
produce un aumento de entropía del universo
Criterio de espontaneidad: Suniv > 0

S

univ

equilibrio

proceso
tiempo

Segundo Principio de la Termodinámica
• En todo proceso reversible, la entropía del universo
permanece constante.
• En todo procesoirreversible, la entropía del universo
aumenta.

Proceso reversible:
Proceso irreversible:
equilibrio

Suniv = Ssis + Sent = 0
Suniv = Ssis + Sent > 0

espontáneo

desigualdad de Claussius: Suniv ≥ 0

La Segunda Ley de la Termodinámica es útil para los
siguientes propósitos:
1.

Proporciona los medios para medir la calidad y utilidad de la
energía

2.

Establece los criterios de funcionamientoideal de las
maquinarias

3.

Determina la dirección natural de los procesos

4.

Establece los estados de equilibrio final para los procesos
espontáneos

4. Comentarios sobre la Entropía
1.

Cualquier sistema aislado ( no hay transferencia de masa, calor y
trabajo) tiende a un estado de entropía máximo y nunca es
menor que cero.

S aislado 0
Esta ecuación expresa que la entropía de un sistemaaislado
siempre aumenta para procesos irreversibles y permanece
constante para procesos reversibles. Por tanto nunca disminuye.
Esta es una de las expresiones del principio de incremento de
entropía. En la ecuación se observa que en la ausencia de toda
transferencia de calor, el cambio de entropía se debe sólo a
irreversibilidades y su efecto es siempre incrementar la entropía.

El cambio deentropía de un
sistema aislado es la suma
de los cambios de entropía
de sus componentes, y
nunca es menor que cero.
Como la entropía es una propiedad
extensiva, entonces la entropía de
un sistema aislado es la suma de
los cambios de entropía del sistema
y sus alrededores:

Un sistema y sus alrededores
forman un sistema aislado

S genera Stotal S sist  S alred 0

Cuanto más irreversible es un...