Investigacion

LECTURA Nº 12: ENTROPIA Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Material recopilado con fines instruccionales por: Ing. Félix Salazar (2009). Material no publicado.

"[Classical thermodynamics] is the only theory of universal content concerning which I am convinced that, within the framework of the applicability of its basic concepts, it will never be overthrown." (Einstein 1970, p. 33)
DESIGUALDADDE CLAUSIUS

Cualquier transferencia de calor hacia o desde el sistema puede ser considerada como cantidades diferenciales de transferencias de calor, entonces la integral cíclica puede ser vista como la suma de todas las cantidades diferenciales de transferencias de calor divididas por la temperatura absoluta de la frontera. La igualdad en la desigualdad de Clausius se cumple para ciclosreversibles total o internamente reversibles, mientras que la desigualdad se cumple para los irreversibles. Clausius en descubrió una nueva variable termodinámica y decidió llamarla entropía, la cual esta designada por y definida como: .

ENTROPIA La entropía es una propiedad extensiva unidad de masa

y es llamada entropía total, mientras que la entropía por

es una propiedad intensiva. El cambiode entropía de un sistema durante un entre sus estados final e inicial. y y solo puede aplicarse en ciertos

proceso puede determinarse integrando: Para realizar la integración es necesario conocer la relación entre casos.

NOTA: es el valor de cambio de la entropía solo si la integración se efectúa a lo largo de una trayectoria reversible entre los dos estados.

La integral

a lo largode una trayectoria irreversible no es una propiedad y se obtendrán valores

diferentes cuando la integración se cumple a lo largo de diferentes trayectorias reversibles.

Los valores absolutos de la entropía son determinados en base a la tercera ley de la termodinámica; debido al interés en los cambios de entropía a una sustancia se le puede asignar un valor cero en algún estado de referenciaarbitrariamente seleccionado, mientras que el valor de entropía para otros estados puede calcularse de la integral del estado de referencia con hasta el estado (a determinar). La entropía es una propiedad de estado y al igual que las otras propiedades tiene valores fijos en estados fijos, por consiguiente, el cambio de entropía entre dos estados específicos es el mismo sin importar la trayectoriaque sigue durante el proceso sea reversible o irreversible. CASO ESPECIAL: PROCESOS ISOTERMICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR INTERNAMENTE REVERSIBLES Los procesos isotérmicos de intercambio de transferencia de calor son internamente reversibles, por lo tanto el cambio de entropía de un sistema durante uno de estos procesos puede determinarse al resolver al integral donde es la

temperaturaconstante del sistema y es la transferencia de calor para el proceso internamente reversible, esta ecuación se utiliza para calcular el cambio de entropía de los depósitos térmicos que actúan como fuentes o sumideros que se mantienen a una temperatura constante. Gracias a esta expresión se puede concluir que si hay transferencia de calor hacia un sistema aumenta la entropía de este y si la transferenciade calor es desde el sistema entonces la entropía disminuye. PRINCIPIO DE INCREMENTO DE LA ENTROPÍA Considere un ciclo formado por dos procesos: el proceso que es arbitrario (reversible o irreversible) y el el cual es internamente reversible; de la desigualdad de Clausius se puede desarrollar lo siguiente:

El cambio de entropía de un sistema aislado es la suma del cambio de entropía del sistemacerrado y de interés o en estudio y de sus alrededores que sufren cambios, como no ocurren transferencias de masa y energía en el sistema aislado queda y si el cambio es finito entonces: y expresa que la entropía de un sistema

aislado durante un proceso se incrementa o, en el restrictivo caso de un proceso reversible permanece constante, este principio es conocido como principio del...