Criterio de espontaneidad: DSuniv > 0

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1 Criterio de espontaneidad: DSuniv > 0
Introducción Entropía. Segundo Principio de la Termodinámica Cualquier proceso que ocurre espontáneamente produce un aumento de entropía del universo Criterio de espontaneidad: DSuniv > 0 tiempo S univ proceso equilibrio Termodinámica Entropía

2 + S ­ S ­ La entropía puede considerarse como una medida de la
Introducción Entropía. La entropía puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden) Sólido Líquido Gas S ­ S ­ Soluto + Disolvente Disolución Termodinámica Entropía

3 Introducción Entropía.
La segunda ley de la termodinámica conduce frecuentemente a expresiones que involucran desigualdades. Otra desigualdad importante que tiene mayores consecuencia en la termodinámica es la desigualdad de Clausius, (fisico-aleman ) uno de los fundadores de la termodinámica. La cual se expresa Termodinámica Entropía

4 Introducción. Clausius comprendió en 1865 que él había descubierto otra propiedad termodinámica y decidió nombrarla entropía. Termodinámica Entropía

5 Principio Del Incremento De Entropía.
Considere un ciclo conformado por dos procesos: 1-2 que es arbitrario (reversible o irreversibles) y el 2-1el cual es internamente reversible, como se muestra en la figura. 1 2 Proceso real Proceso reversible Termodinámica Entropía

6 Principio Del Incremento De Entropía.
Para un sistema aislado (o simplemente un sistema cerrado adiabático) Tiene implicaciones de largo alcance en la termodinámica. Esta ecuación expresa que la entropía de un sistema aislado durante un proceso siempre aumenta. En el caso de un proceso reversible permanece ctte. Esto es conocido como el principio de incremento de entropía. Termodinámica Entropía

7 Principio Del Incremento De Entropía.
Un sistema aislado puede constar de cualquier número de subsistema. Por ejemplo un sistema y su alrededor. Ya que ambos puede encerrarse con una frontera arbitraria lo suficientemente grande. Como puede observarse en la figura. Termodinámica Entropía

8 Principio Del Incremento De Entropía.
Introducción. El principio del aumento de la entropía puede resumirse Termodinámica Entropía

9 Procesos Isotérmicos de Transferencia de Calor. Int-Rev
Donde To es la temperatura ctte. del sistema y q es la transferencia de calor para el proceso Internamente reversible Termodinámica Entropía

10 Primera Ecuación TdS o de Gibbs
Las Relaciones TdS. Primera Ecuación TdS o de Gibbs Las relaciones TdS son validas tantos para proceso reversibles e irreversibles como para los sistemas cerrados y abiertos. Termodinámica Entropía

11 Cambio de Entropía de Sustancia Pura
Durante el proceso, el cambio de entropía de una masa especificada m (un sistema cerrado) es: ∆S=m(S2-S1) Termodinámica Entropía

12 Cambio de Entropía de Sustancia Pura
Termodinámica Entropía

13 Cambio de Entropía de Sustancia Pura
Termodinámica Entropía

14 Ejercicio de Cambio de Entropía de Sustancia Pura
Un tanque rígido contiene 5 kg de refrigerante 134a. A 20 C y 140 Kpa. El refrigerante se enfría mientras se agita hasta que su presión disminuye a 100 Kpa. Determine el cambio de entropía del refrigerante durante el proceso. Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene 5 l. de agua liquida saturada a una presión ctte de 150 kPa. Cuando se enciende un calentador de resistencia eléctrica dentro del cilindro se transfieren 2200 Kj hacia el fluido. Determine el cambio de entropía del agua durante el proceso Termodinámica Entropía

15 Gracia por su Atención Termodinámica Entropía

16 Cambio de Entropía de Líquidos y Sólidos.
Por lo tanto dv ≈ 0 Cp=Cv=C Si el proceso es isentrópico ∆S=0 por lo tanto T1=T2. Por consiguiente el proceso isentrópico de una sustancia incompresibles es también isotérmico. Termodinámica Entropía

17 Cambio de Entropía de Gases Ideales.
Termodinámica Entropía

18 Calores Específicos Ctte. (análisis aproximado).
Cambio de Entropía de Gases Ideales. Calores Específicos Ctte. (análisis aproximado). Termodinámica Entropía

19 Cambio de Entropía de Gases Ideales.
Calores Específicos Ctte. (análisis aproximado). Termodinámica Entropía

20 Calores Específicos Variables. (análisis Exacto).
Cambio de Entropía de Gases Ideales. Calores Específicos Variables. (análisis Exacto). So es una función solo de la temperatura y su valor es cero en la temperatura absoluta. Termodinámica Entropía

21 Calores Específicos Ctte. (análisis aproximado).
Proceso Isentrópico de Gases Ideales. Calores Específicos Ctte. (análisis aproximado). Termodinámica Entropía

22 Calores Específicos Variables. (análisis Exacto).
Proceso Isentrópico de Gases Ideales. Calores Específicos Variables. (análisis Exacto). Termodinámica Entropía

23 Presión Relativa y Volumen Especifico Relativo.
Proceso Isentrópico de Gases Ideales. Presión Relativa y Volumen Especifico Relativo. Termodinámica Entropía

24 Presión Relativa y Volumen Especifico Relativo.
Proceso Isentrópico de Gases Ideales. Presión Relativa y Volumen Especifico Relativo. Termodinámica Entropía

25 Ejercicio. Un recipiente rígido aislado de 1,5 m3 contiene 2,7 Kg de dióxido de carbono a 100 Kpa. Una hélice efectúa trabajo en el sistema hasta que la presión es de 150 Kpa. Determine el cambio de entropía del dióxido de carbono durante el proceso. Suponga a) calores específicos ctte. Se comprime aire de manera estable por medio de un compresor de 5 KW desde 100 KPa y 17 C hasta 600 Kpa y 167 C, a razón de 1,6 Kg/min. Durante el proceso, alguna transferencia de calor a 17 C ocurre entre el compresor y los alrededores, Determine la tasa de cambio de entropía del aire durante este proceso. Termodinámica Entropía

26 Ejercicio. Inicialmente un dispositivo aislado de cilindro-piston contiene 300 l de aire a 120 Kpa y 17 C. después el aire se calienta durante 15 min, mediante un calor de resistencia de 200 Kw. La presión del aire se mantiene ctte. durante el proceso. Determine el cambio de entropía durante el proceso. Suponga a) calores específicos ctte y Variables Termodinámica Entropía

27 Proceso y Eficiencias Isentrópicas de Dispositivos de Flujos Estables
Termodinámica Entropía

28 La entropía de una masa fija puede cambiarse por:
Proceso Isentrópicas La entropía de una masa fija puede cambiarse por: Por transferencia de calor. Las irreversibilidad. Un proceso en el que la entropía se mantiene constante se caracteriza por: Un adiabático reversibles es isentropico, pero isentropico no es adiabatico reversibles. Termodinámica Entropía

29 Proceso Isentrópicas Muchos sistemas o dispositivos de ingenieria como bombas, turbinas, toberas y difusores son esencialmente adiabáticos en su funcionamiento, y tiene mejor desempeño cuando minimiza la irreversibilidades. Termodinámica Entropía

30 Proceso y Eficiencias Isentrópicas de Dispositivos de Flujos Estables
Ahora el análisis se extiende a dispositivos de ingeniería discretos que trabajan bajo condiciones de flujos estable, como lo ante mencionado. Y se examina el grado de degradación de energía causada por la irreversibilidad en estos dispositivos. Sin embargo, primero es necesario definir un proceso ideal que sirva como modelo para los reales Termodinámica Entropía

31 Eficiencia isentropica de Turbina
Proceso y Eficiencias Isentrópicas de Dispositivos de Flujos Estables Eficiencia isentropica de Turbina 1 2real 2isen Termodinámica Entropía

32 Eficiencia isentropica de Compresores y Bombas
Proceso y Eficiencias Isentrópicas de Dispositivos de Flujos Estables Eficiencia isentropica de Compresores y Bombas 2real 2isen 1 Termodinámica Entropía

33 Eficiencia isentropica de Tobera
Proceso y Eficiencias Isentrópicas de Dispositivos de Flujos Estables Eficiencia isentropica de Tobera 1 2real 2isen Termodinámica Entropía

34 Balance de Entropía. A igual que le balance de energía se puede escribir para proceso en lo que el fluido fluye por un volumen de control. La propiedad entropía es una medida de desorden molecular, la misma puede crearse pero no destruirse. El balance de entropía es aplicable a cualquier sistema que experimenta cualquier proceso. Termodinámica Entropía

35 Balance de Entropía. La entropía generada es igual al cambio de entropía dentro el volumen de control mas la transferencia neta de entropía por calor y masa Termodinámica Entropía

36 Balance de Entropía. Sistema Cerrado Termodinámica Entropía

37 Balance de Entropía. Sistema Abierto. Termodinámica Entropía