Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 1.

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1 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 1 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Balances de entropía

2 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 2 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosPanorama Entropía e irreversibilidadEntropía e irreversibilidad Desigualdad de ClausiusDesigualdad de Clausius Balances de entropía para un sistema cerrado.Balances de entropía para un sistema cerrado. –Producción de entropía

3 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 3 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Entropía e irreversibilidad...

4 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 4 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosEntropía La entropía, S, se deduce de manera similar a U, la energía interna.La entropía, S, se deduce de manera similar a U, la energía interna. La definición de entropía es la forma matemática de la segunda ley.La definición de entropía es la forma matemática de la segunda ley.

5 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 5 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosEntropía (1) La definición de entropía es la formulación matemática de la segunda ley. La definición de entropía es la formulación matemática de la segunda ley. Los cambios de entropía siempre están asociados con la transferencia de calor. Los cambios de entropía siempre están asociados con la transferencia de calor.

6 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 6 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosEntropía (2) (3) Las ecuaciones T-dS para una Las ecuaciones T-dS para una sustancia simple compresible se derivan de la primera ley.

7 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 7 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosEntropía (4) (5) El factor T -1 es un factor de integración para la primera ley. El factor T -1 es un factor de integración para la primera ley.

8 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 8 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Principio de incremento de la entropía (6) El principio del incremento de la entropía se deriva de una consideración de los cambios en la entropía que involucra procesos irreversibles. El principio del incremento de la entropía se deriva de una consideración de los cambios en la entropía que involucra procesos irreversibles.

9 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 9 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados El incremento de entropía (del universo) siempre está asociado con ciclos irreversibles.El incremento de entropía (del universo) siempre está asociado con ciclos irreversibles. Irreversibilidad mecánica externa.Irreversibilidad mecánica externa. Irreversibilidad mecánica interna.Irreversibilidad mecánica interna. Irreversibilidad térmica externa.Irreversibilidad térmica externa. Entropía e irreversibilidad

10 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 10 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Desigualdad de Clausius...

11 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 11 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados La desigualdad de Clausius (7) Para la transferencia de calor reversible hacia el sistema la desigualdad es válida. Para la transferencia de calor reversible hacia el sistema la desigualdad es válida. Para la transferencia de calor irreversible la desigualdad es válida. Para la transferencia de calor irreversible la desigualdad es válida.

12 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 12 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Producción de entropía …

13 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 13 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Define la producción de entropía,  e...  S > 0, y se llama producción de entropía. (8)

14 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 14 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Balances de entropía v pR I Un sistema cerrado recorre un proceso irreversible, I, entre los estados A y B. Establece un proceso internamente reversible entre A y B de modo que se forma un ciclo. (9)AB

15 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 15 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados (10) (11) (12) Balances de entropía

16 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 16 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Transferencia de entropía en la frontera del sistema debido a la transferencia de calor Transferencia de entropía en la frontera del sistema debido a la transferencia de calor Producción de entropía que siempre es mayor que cero Producción de entropía que siempre es mayor que cero (12) Balances de entropía

17 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 17 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosEjemplo….

18 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 18 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Q s, T s Q 0, T 0 Q u, T u Sistema/Operación cíclica T s > T 0 > T u ¿Cuál es la cantidad máxima de salida de calor Q u que puede distribuirse? Ejemplo: transferencia de calor cíclica estable sin trabajo en el eje

19 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 19 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerradosSolución

20 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 20 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Nota: se ha usado la convención de signos para la transferencia de calor al aplicar tanto la primera como la segunda ley. Solución

21 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 21 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Valor máximo (producción de entropía igual a cero ) Para el máximo Q u, la producción de entropía debe ser igual a cero. Solución

22 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 6. Módulo 4. Transparencia 22 Entropía – Balance de entropía para sistemas cerrados Términos y conceptos clave Balance de entropía Producción de entropía