ENTROPIA TERMODINÁMICA II

Generalidades Incremento de la Entropía Cambio de entropía en sustancias puras Diagramas de propiedades con Entropía

Macroscópicas y Microscópicas. Energía En el análisis termodinámico, con frecuencia es útil considerar dos grupos para las diversas formas de energía que conforman la energía total de un sistema: Macroscópicas y Microscópicas.

Energía Las formas microscópicas de energía son las que se relacionan con la estructura molecular de un sistema y el grado de la actividad molecular, y son independientes de los marcos de referencia externos. La suma de todas las formas microscópicas de energía se denomina energía interna de un sistema y se denota mediante U.

Energía La energía macroscópica de un sistema se relaciona con el movimiento y la influencia de algunos factores externos como la gravedad, el magnetismo, la electricidad y la tensión superficial. La energía macroscópica de un objeto cambia con la velocidad y la altura.

Entropía Para el estudio de la entropía es considerar el estado microscópico del sistema

Entropía La energía se conserva, la entropía NO!! Aumenta, Transforma, Desordena

Donde se Utiliza el Termino Entropía En la economía, en temas sociales y filosóficos, se relaciona a la Entropía con el orden y desorden

Entropía Que es la Entropía Es una propiedad termodinámica, abstracta, que representa algunas características intrínsecas de las sustancias, relacionadas con la organización de las moléculas en un sistema. No se la puede medir en forma directa, si se pueden medir sus cambios.

“en un sistema aislado, la entropía (el desorden) nunca disminuye” “en un sistema aislado, la entropía (el desorden) nunca disminuye”. Es decir las cosas siempre tienden a hacerse más desordenadas cada vez, y si quisiéramos ordenarla sería necesario invertir energía para ello. Entropía incremento Exterior la entropía no ha variado Sistema Aislado

Disminuye la entropía Sistema Cerrado En el exterior la Entropía se ha incrementado Energía invertida para disminuir la entropía

En el universo disminuye la entropía?

Todo sistema en el universo tiende a llegar a un nivel de equilibrio, se dice que cuando se obtiene este equilibrio la entropía es máxima

Si la entropía sigue incrementando en el universo, algún momento tendrá que llegar a su máxima entropía!! Existirá la vida cuando esto suceda?

Demonio de Maxwell Entropía en un sistema (macroscópica) Sistema sin equilibrio Mínima entropía Sistema Equilibrio Máxima entropía

Entropía en una Sustancia (microscópica) Agua liquida alta entropía Agua solida Baja entropía Extrae energía disminuye entropía Introduce energía Aumenta entropía

Variables involucradas para el análisis de la Entropía Energía (calor) Y Temperatura

Proceso Reversible Un proceso es reversible cuando su dirección puede invertirse en cualquier momento por un cambio infinitesimal en las condiciones externas, y el sistema vuelve exactamente a las condiciones que tenia antes de aplicar el cambio.

Entropía en maquinas reversibles

Entropía en maquinas reversibles El resultado del calor, dividido a la temperatura a la que fluye en una maquina térmica reversible, será lo que entra a la maquina igual a lo que sale de ella, ha esta relación del calor-temperatura, Clausius la denomino Entropía

En un proceso reversible, como en cualquier otro, el calor involucrado (Q) depende del camino recorrido Q1 Q2 Q1>Q2

En los procesos reversibles el diferencial de calor sobre la temperatura (dQ/T) dependen solo del estado inicial y final del sistema “FUNCION DE ESTADO”

dQ/T = Función de estado Por lo tanto: dQ/T = Función de estado Propiedad termodinámica que descubrió Clausius en 1865 y la denomino ENTROPÍA y la designo con la letra “S” dS=dQ/T Unidad (kJ/K) Entropía para procesos reversibles

la desigualdad de Clausius, la cual es válida para todos los ciclos termodinámicos, reversibles dicta lo siguiente:

Entropía en procesos irreversibles Si se trabaja con dos maquinas térmicas una reversible y otra irreversible entre dos fuentes de igual temperatura, aunque la entropía de ingreso sea igual en las dos maquinas, la entropía de salida de la maquina irreversible será > la entropía en la reversible debido a que en la irreversible habrá disminuido la cantidad de trabajo he incrementado la cantidad de calor perdido.

Entropía en procesos irreversibles La entropía será entonces una parte de la energía que no se la puede utilizar para realizar un trabajo

El cambio de entropía entre 2 estados fijos será el mismo independientemente de que camino se siga, reversible o irreversible.

Principio del Incremento de la Entropía De acuerdo a la función de estado de la entropía tenemos que la diferencia de entropía será igual a la siguiente ecuación: Para sistemas aislados o adiabáticos: Transferencia de calor = 0 por lo tanto ΔSaislado ≥ 0

Esta ecuación expresa que en un sistema aislado durante un proceso siempre se incrementa o, en el caso limite es un proceso reversible, permanece constante, en otros términos NUNCA disminuye. Esto es conocido como principio del incremento de la entropía.

El siguiente criterio es decisivo para determinar la entropía en los diferentes procesos Cualquier proceso que entregue entropía negativa es imposible. La entropía se conserva en procesos idealizados. Siempre aumenta en procesos reales.

En ingeniería se puede utilizar el criterio de entropía como una medida cuantitativa de irreversibilidad asociada al proceso, y para emplear en el diseño de dispositivos. 800k 800k 2000KJ 500K 750K

Cual será el mejor sistema???

Criterios de Entropía Los procesos sólo pueden ocurrir en una cierta dirección, no en cualquiera. Un proceso debe proceder en la dirección que obedece al principio de incremento de entropía, es decir, Sgen ≥ 0. Un proceso que viola este principio es imposible.

Criterios de Entropía La entropía es una propiedad que no se conserva, por lo tanto no existe algo como el principio de conservación de la entropía. Ésta se conserva sólo durante el proceso reversible idealizado y se incrementa durante todos los procesos reales.

Criterios de Entropía El desempeño de los sistemas de ingeniería es degradado por la presencia de irreversibilidades; y la generación de entropía es una medida de las magnitudes de irreversibilidades presentes durante ese proceso. A mayor magnitud de irreversibilidades, mayor generación de entropía. Por consiguiente, la generación de entropía puede usarse como una medida cuantitativa de irreversibilidades asociadas al proceso, y para establecer el criterio a emplearse en el diseño de dispositivos.