Entropía

Relacionada al cambio, mudanza, evolución, desorden
El soporte fundamental de la Segunda Ley de la Termodinámica es la entropía

Es una magnitud que de cierta manera índica el grado de desorden o caos de
un sistema. Si algo se ordena es porque recibe energía externa al sistema.
“La evolución espontánea de un sistema
aislado se traduce siempre en un aumento de
su entropía el cual refleja laaleatoriedad del
movimiento molecular.”

Si un huevo cae y se rompe en el piso, es
prácticamente imposible recolectar todas las
moléculas del huevo y formar uno nuevo.

Ing. Nicolás Ortega Miranda

Los procesos espontáneos tienden a aumentar la entropía hasta un
valor máximo.
ESPONTANEO

NO ESPONTANEO

Ejemplo:
• El flujo de calor irreversible, aumenta el desorden porque las moléculas inicialmenteestán clasificadas en regiones más calientes y más frías, este desorden se pierde cuando el
sistema alcanza el equilibrio térmico.
• La adición de calor a un cuerpo aumenta su desorden porque aumenta las velocidades
moleculares medias, por tanto la aleatoriedad del movimiento molecular.
• La expansión libre de un gas aumenta su desorden porque las moléculas tienen mayor
aleatoriedad de posicióndespués de la expansión.
Ing. Nicolás Ortega Miranda

La palabra entropía fue utilizada por Clausius en 1850 para calificar
el grado de desorden de un sistema. Por tanto la segunda ley de la
termodinámica está diciendo que los sistemas aislados tienden al
desorden, a la entropía.
Este desorden se grafica en la mayor o menor producción de energía
disponible o no disponible, y sobre esta base, tambiénpodemos definir la
entropía como el índice de la cantidad de energía no disponible en un
sistema termodinámico dado en un momento de su evolución.
Según esta definición, en termodinámica hay que distinguir entre energía
disponible o libre, que puede ser transformada en trabajo y energía no
disponible o limitada, que no puede ser transformada en él.
Para comprender conceptualmente lo dicho, analicemosel ejemplo de un
reloj de arena, que es un sistema cerrado en el que no entra ni sale arena.
Ing. Nicolás Ortega Miranda

La cantidad de arena en el reloj es
constante; la arena ni se crea ni se destruye
en ese reloj. Esta es la analogía de la
primera ley de la termodinámica: no hay
creación ni destrucción energía.
Aunque la cantidad de arena en el reloj es
constante, su distribución cualitativaestá
constantemente cambiando: la cavidad
inferior se va llenando, mientras la cavidad
superior se vacía. Esta es la analogía de la
segunda ley de la termodinámica, en la
que la entropía (que es la arena de la
cavidad inferior) aumenta constantemente.
La arena de la cavidad superior (la menor entropía) es capaz de hacer un
trabajo mientras cae, como el agua en la parte superior de una catarata.La
arena en la cavidad inferior (alta entropía) ha agotado su capacidad de realizar
un trabajo. El reloj de arena no puede darse la vuelta: la energía gastada no
puede reciclarse.
Ing. Nicolás Ortega Miranda

Agua
caliente

Agua fría

Si se considera el
ejemplo de mezclar
agua caliente y agua
fría.

Se pueden usar como dos depósitos de caliente y frío para una máquina de térmica
Al tomar calor delagua caliente y ceder al
agua fría podríamos haber obtenido algo de
trabajo mecánico
Pero una vez que las dos se mezclan y alcanzan
una temperatura uniforme esa oportunidad de
convertir calor en trabajo mecánico se pierde.

Agua
Agua fría
caliente Q

No es que se pierde la energía al mezclarse agua fría con caliente, sino oportunidad.
Cuando la entropía aumenta, la energía está menos disponibleIng. Nicolás Ortega Miranda

La desigualdad de Clausius
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Aplicable para todo ciclo sin importar el cuerpo, o
cuerpos con los que el ciclo intercambia calor (energía).
Proporciona las herramientas para la evaluación
cualitativa desde el punto de vista del segundo principio
de la termodinámica.
La propiedad entropía, y el balance de entropía

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Ing. Nicolás Ortega Miranda...