Cuestionario de termodinamica

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     INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL [pic 3][pic 4]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y                                                                                              ELECTRICA

UNIDAD AZACAPOTZALCO

En las preguntas conceptuales, apoye su respuesta con una representación ilustrativa con un croquis, diagrama, gráfica, dibujo, imagen, etc., y con una expresión matemática algebraica, diferencial, vectorial, etc., que apoye el concepto.

Desigualdad de Clausius

1.- Describa cómo y a partir de qué ecuación, Clausius descubrió la propiedad de la materia que nombró Entropía.  

Para obtener la ecuación, se deduce a partir de una máquina ideal, por ejemplo, la maquina Carnot en la cual todos sus procesos son reversibles, con el fin de analizar adecuadamente una máquina.  

Aplicamos el concepto de rendimiento térmico de una maquina:

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Lo que es lo mismo sustituyéramos los valores de 𝑄𝑎𝑙𝑡𝑎 y 𝑄𝑏𝑎𝑗𝑎, en la ecuación de la eficiencia, hay que recordar que 𝑉1 ∙ 𝑉3 = 𝑉2 ∙ 𝑉4:

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Igualamos la ecuación (1) y (2); y obtenemos que:

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Acomodamos la expresión y lo igualamos a cero, obtendríamos una nueva propiedad llamada entropía:

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Ahora bien, para un proceso irreversible, cualquier transferencia de calor hacia o desde un sistema en cantidades diferenciales de transferencia de calor, existe la siguiente condición.

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2.- ¿Cómo se puede interpretar la Entropía a partir de las unidades de medición que se obtienen en el análisis dimensional de su deducción?

A partir de esta expresión:

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Se entiende como la cantidad de trabajo realizado durante un cambio de estado dividido por su respectiva temperatura absoluta.

3.- ¿Qué interpretación se le da a la Entropía a partir de la diferencia de magnitud que se obtiene en el análisis de procesos y ciclos termodinámicos?

A partir de esta expresión:

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Se entiende como la integral cíclica del calor transferido dividido por la temperatura absoluta a la que se transfiere calor.  

4.- (6-1C) ¿Por qué la temperatura en la relación de la desigualdad de Clausius tiene que ser la temperatura absoluta?

Porque, durante el cambio de estado su magnitud permanecerá constante a diferencia de los valores de presión y volumen que varían su magnitud, por lo que hace impreciso nuestra medición.  

5.- (6-2C) ¿Por qué un ciclo en el cual ∫ẟQ>0 no cumple con la desigualdad de Clausius?

Para entender por qué hay que dividirlo por casos:  

-         Proceso reversible: “Todo lo que entra, sale”

Hay que analizar desde el trabajo que realiza en cada proceso y le aplicamos el concepto de eficiencia mecánica, lo igualamos y lo acomodamos, obtendríamos lo siguiente:

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Esta expresión indica que tanto el entorno como el sistema no han sufrido algún tipo de cambio, como si el cuerpo nunca había experimentado una interacción hacia su entorno.

-         Proceso irreversible: “Toda acción, tiene un costo”

Realizamos la misma metodología que el proceso reversible, sin embargo, hay que establecer las siguientes condiciones

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