Entropia

ENTROPIA

En Física la entropía es la magnitud termodinámica que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo. En un sentido más amplio se interpreta como la medida del desorden de un sistema. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor en un sistema aislado crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural.

Esta idea fue plasmada mediante una función ideada por Clausius a partir de un proceso cíclico reversible. En todo proceso reversible la integral curvilínea de sólo depende de los estados inicial y final, con independencia del camino seguido. Por tanto ha de existir una función de estado del sistema, S = f(P,V,T) denominada entropía, cuya variación en un proceso reversible entre los estados 1 y 2 es:

Tenga en cuenta que como el calor no es función de estado se usa δQ en lugar de dQ.

La entropía física, en su forma clásica, es definida por la ecuación o más simplemente, cuando no se produce variación de temperatura (proceso isotérmico): donde S es la entropía, la cantidad de calor intercambiado y T la temperatura en kelvin). Los números 1 y 2 se refieren a los estados iniciales y finales de un sistema termodinámico.

El significado de esta ecuación es el siguiente:

Cuando un sistema termodinámico pasa del estado 1 al estado 2, el cambio en su entropía es igual al cambio en su cantidad de calor dividido por su temperatura.

Las unidades de la entropía en el Sistema Internacional es el J/K (o Clausius) definido como la variación de entropía que experimenta un sistema cuando absorbe el calor de 1 Julio (unidad) a la temperatura de 1 Kelvin.

Sólo se pueden calcular variaciones de entropía. Para calcular la entropía de un sistema es necesario fijar la entropía del mismo en un estado determinado. La tercera Ley de la Termodinámica fija un estado estándar para sistemas puros: en el cero absoluto (0 K) la entropía es nula. Esta magnitud permite definir la Segunda Ley de la Termodinámica, por el que un proceso tiende a darse de forma espontánea en un cierto sentido solamente. Por ejemplo, un vaso de agua no empieza a hervir por un extremo y a congelarse por el otro de forma espontánea, aun cuando siga cumpliéndose la condición de conservación de la energía del sistema (Primera Ley de la Termodinámica).

Ecuaciones

En todo proceso reversible la integral curvilínea de sólo depende de los estados inicial y final, con independencia del camino seguido (δQ es la cantidad de calor absorbida en el proceso en cuestión y T es la temperatura absoluta). Por tanto, ha de existir una función del estado del sistema, S=f(P,V,T), denominada entropía, cuya variación en un proceso reversible entre los estados 1 y 2 es:

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Téngase en cuenta que, como el calor no es una función de estado,

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