Entropía en sustancias puras

Entropía

Una vez visto y entendido el significado de la primera ley nos damos cuenta que por si sola no indica la posibilidad o imposibilidad de un proceso, es decir, el que se cumpla en condición necesaria mal no suficiente. Por tal razón surge la llamada “segunda Ley de la termodinámica” ya que podemos encontrar muchísimos ejemplos de la vida diaria en los cuales cumple la primera Ley pero son procesos imposibles porque no podemos eliminar irreversibilidades como la fricción, las perdidas de calor al ambiente, el desgaste de los materiales , entre otros.

Las irreversibilidades en un proceso me generan entropía la cual se define como el grado de desorden de las moléculas, por lo que es mayor en los gases que en los líquidos mientras que la entropía de los líquidos es mayor que la de los sólidos. Esto tiene su significado físico porque si subimos la temperatura por ejemplo de un gas, aumentará la energía cinética de las moléculas, habrá más movimiento y aumenta las posibilidades de ocupar más sitios de tal manera que la entropía crece al igual que la energía interna y la entalpía, y estas tres propiedades se pueden expresar en términos de calor especifico debido a que este permanece constante durante todos los procesos al cual pueda ser sometido un sólido o un liquido.

Entropía en sustancias puras

La entropía es una propiedad termodinámica fundamental aunque es medible como la presión, temperatura o volumen, pueden calcularse a través de una integral independiente de la trayectoria usando un camino reversible. Es importante aclarar que solo estamos en la capacidad de calcular cambios de entropía y no su valor absoluto por lo general se toma arbitrariamente un estado de referencia de entropía igual a cero cuando la energía interna se toma como cero.

• ds = dQ/T

su unidad es energía entre masa en la tablas termodinámicas del vapor, refrigerante y amoniaco es (Kj/Kg *K) estos valores se toman con un estado de referencia arbitrario ya que a una temperatura muy cercana al cero se le asigna un valor a la entropía de cero en el caso del vapor y en los refrigerantes a T = -40C° la S = 0 y en saturación por ser una propiedad extensiva tal cual como el volumen, energía interna y entalpía tenemos que:

S = Sf + X(Sg -Sf)

Al igual que en las otras propiedades la entropía esta tabulada y puede utilizarse en gráficos y diagramas. Uno de los diagramas termodinámicos mas utilizados en la ingeniería es el diagrama T - S, el cual es un diagrama lineal por lo que arroja información precisa.

De este diagrama podemos ver los procesos isotérmicos son líneas horizontales mientras que las verticales son procesos adiabáticos y además isoentrópico ( Entropía Ctte) ya que dQ = 0 y por tanto d S = 0. por otra parte, el área bajo la curva de dicho diagrama representa el calor transferido. Si el ciclo se recorre en forma horaria, el calor será positivo, de lo contrario el calor saldrá del sistema y tendrá signo negativo. al analizar esto podemos concluir que para procesos netamente reversible el calor transferido se determina mediante el área bajo la curva del proceso. Estos diagramas nos servirán como punto de referencia para comparar un sistema ideal ( reversible) con uno real lo cual nos puede servir como base para definir la eficiencia de una maquina térmica.

Otra de las cosas que se deben tomar en cuenta con respecto a los diagramas es que en un sistema reversible los diagramas T-S el trabajo es igual a y el trabajo a pero en un sistema irreversible ni el trabajo ni el calor se ven representados por el área bajo la curva ya que en un sistema con irreversibilidades no se puede determinar con exactitud en que estado se encuentra esto por que en un ciclo irreversible los proceso nunca resultan iguales

El calcular la entropía nos sirve como una medida cuantitativa para determinar la posibilidad o imposibilidad de realizar un trabajo, ya que para un sistema cerrado adiabático ( Q = 0), el cambio de entropía debe ser mayor o igual que cero, entonces la manera de calcularla ante cualquier sistema cerrado es:

∂S= ∂Q/T + σ

Donde

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