ENTROPIA Y MAQUINAS TERMICAS

ENTROPIA

La segunda ley de la termodinámica se ocupa de responder si los procesos, suponiendo que son consecuentes con la primera ley de newton se llevan o no acabo en la naturaleza.

El concepto de Entropía fue propuesto a mediados de la década de 1800 por R Clausius. [pic 1]

La segunda ley de la termodinámica es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las limitaciones impuestas por la primera ley de la termodinámica.

Es una variable de estado cuyo cambio se define por un proceso reversible en T, y donde Q es el calor absorbido. Una medida de la cantidad de energía que no está disponible para realizar trabajo. Una medida del desorden de un sistema. Una medida de la multiplicidad de un sistema.

Puesto que la entropía da información sobre la evolución en el tiempo de un sistema aislado, se dice que nos da la dirección de la "flecha del tiempo". Si las instantáneas de un sistema en dos momentos diferentes, muestran uno que está más desordenado, entonces se puede deducir que este estado se produjo mas tarde en el tiempo que el otro. En un sistema aislado, el curso natural de los acontecimientos, lleva al sistema a un mayor desorden (entropía más alta) de su estado. 

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 La entropía es en este caso una medida del orden (o desorden) de un sistema o de la falta de grados de restricción; la manera de utilizarla es medirla en nuestro sistema inicial, es decir, antes de remover alguna restricción, y volverla a medir al final del proceso que sufrió el sistema.

Cambios reversibles: Es la capacidad de un objeto para volver a su estado original. Un proceso reversible es aquel que por medio de un cambio diferencial en el medio ambiente, se puede hacer que regrese su trayectoria en su camino. Este no solo es reversible si no isotérmico.

Los procesos estrictamente reversibles son abstracciones sencillas y muy útiles

Ejemplo: El calor involucrado en el proceso si estoy en un entorno caliente o frio

Cambios irreversibles: Son esos que ocurren en un sólo sentido y que no pueden volver a la situación inicial.

En donde una vez terminado, el orden que había en las condiciones iniciales del sistema ya nunca volverá a establecerse. El estudio de este tipo de procesos es importante porque en la naturaleza todos los procesos son irreversibles.

 Ejemplo: Cuando se quiebra un vidrio este nunca va a volver a su estado inicial.

CAMBIOS EN EL ESTADO FÍSICOS EN LA ENTROPÍA

 Se puede esperar que la entropía aumente cuando un sólido se funde y sus moléculas se tornan más desordenadas. Así mismo cuando se pasa de líquido a gas se puede esperar un aumento aún mayor en la entropía. “La entropía de una sustancia aumenta cuando ésta se funde y cuando se vaporiza”

CAMBIOS EN EL ESTADO FÍSICO EN LA ENTROPÍA Ejemplos: Solido a Líquido Hielo  Agua descongelada. Líquido a Gas: Agua  Vapor

Ludwig Boltzmann Físico austriaco es el Creador de la fórmula de la entropía estadística: S=k ln W

La entropía es también la medida de la cantidad de desorden. La segunda ley establece que en el largo plazo la entropía se incrementa siempre. Las moléculas de gas que escapan de una botella se mueven de un estado relativamente ordenado a uno desordenado. El desorden se incrementan; la entropía se incrementa. La entropía puede disminuir a veces.

La entropía se puede concluir que es la medida del desorden de un sistema. Siempre que la energía se transforma libremente de una forma otra, la dirección de la transformación es hacia un estado de mayor desorden y por tanto de mayor entropía.

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MAQUINAS TERMICAS

 Es un dispositivo que transforma el calor en trabajo mecánico Solo en el siglo  XVIII fue cuando comenzaron a construirse las primeras máquinas térmicas capaces de realizar trabajo a escala industrial.

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Trabajo efectuado El trabajo realizado por la máquina en un ciclo será el área del ciclo recorrido. Si se trata de una máquina térmica ese trabajo será positivo ya que el área se calculará en el sentido del ciclo calculando el área de cada transformación, teniendo en cuenta que cuando se produce una expansión el trabajos será + y cuando se produce una compresión el w será  Por tanto el trabajo obtenido o realizado por la máquina no depende solo del estado final e inicial de la máquina, sino que también depende del camino recorrido.

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