Como se sabe la primera ley de la termodinámica solo nos generaliza la conservación de la energía

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Introducción

Como se sabe la primera ley de la termodinámica solo nos generaliza la conservación de la energía, donde esta nos afirma que un aumento en algunas de las formas de energía debe estar acompañado por una disminución en alguna otra forma de la misma. Donde esta no hace hincapié en la distinción entre el trabajo y el calor, ni restricciones sobre los tipos de conversiones de energía que pueden ocurrir.

Ahora esos temas se abordan cuando se analiza la segunda ley de la termodinámica así como la entropía, ya que esta ley es muy importante y tiene muchas aplicaciones prácticas desde el punto de la ingeniería, donde tal vez la aplicación más importante es la relación con la eficiencia limitada de las maquinas térmicas. El tema de la entropía es un punto el cual se analiza en la segunda ley de la termodinámica ya que este es el que nos va ayudar a comprender como es que funcionan los procesos.

La entropía es el grado de desorden y caos que existe en la naturaleza. Este es el segundo principio de la termodinámica el cual puede definirse esquemáticamente como el “progreso para la destrucción”. Donde este principio establece que a cada instante el universo se sigue desordenando, existiendo un deterioro general pero inexorable hacia el caos.

En otro contexto la entropía se puede representar como algo que no tiene un peso, que puede influir y está contenida en cada cosa de nuestro mundo, en cantidades grandes o pequeñas. De esta manera, ella se puede distribuir en un área de la materia, acumularse, confinarse o de manera inversa, puede ser extraída, descomprimida o transferida a otro objeto. En este sentido es comparable a la energía, al momento o a la carga eléctrica. De manera análoga con estas cantidades, existe también una densidad de entropía la cual es la cantidad de entropía referida al volumen. Es decir que la entropía es la cantidad de desorden que se encuentra en un volumen de alguna sustancia, en otras palabras si la sustancia se encuentra a una temperatura alta o con mucho calor se dice que esta aumentado su entropía y por lo contrario si la temperatura baja o existe ausencia de calor se dice que la entropía esta bajando. Dicho brevemente: la entropía juega un papel en todos los efectos térmicos y puede considerarse como la causa de dichos efectos. Sin entropía no existe temperatura ni calor. Mediante estos efectos obvios de la entropía, podemos observar muy bien su existencia y comportamiento, aun sin instrumentos de medida. La característica más sorprendente de la entropía es la siguiente:

• La entropía se produce prácticamente en todos los procesos ya sea en cantidades pequeñas o grandes, no se conoce ningún mecanismo por el cual, una vez que la cantidad de entropía se ha producido, se pueda destruir.

También existe otra parte importante al estudiar la entropía, lo cual se conoce como “transferencia  de entropía” esta situación es fundamental en la ley cero, así como en la primera ley de la termodinámica, donde esta nos dice que al juntar dos cuerpos con cierto tipo de desorden molecular (entropía) existirá un intercambio de entropía pero solo será del cuerpo de mayor desorden molecular al que tiene menor desorden molecular, en otras palabras el cuerpo con mayor calor o caliente le traspasara calor al cuerpo de menor calor o cuerpo frio.

Para entender la entropía es necesario referirse a sus características como una magnitud termodinámica. La entropía es una propiedad extensiva, es decir, depende del tamaño o extensión del sistema. En el sistema internacional (SI) sus unidades son el kJ/K. Ya que se sabe que la entropía es una magnitud la cual esta se puede calcular, ya que sus factores principales de la entropía son:

• Temperatura
• Volumen
• Presión
• Calor
• Trabajo

Ahora bien una forma de calcular la entropía sencillamente es cuando un cuerpo con Q1 trasmite calor a un Q2 es decir un cuerpo caliente trasmite calor a uno frio lo cual matemáticamente esto se puede calcular:

ΔS1 = - (Transferencia de calor)[pic 6]

Donde en este caso esta fórmula nos representa que el cuerpo más caliente Q1 trasmite o pierde calor con el otro cuerpo. En el caso del cuerpo que recibe el calor la forma matemática quedaría denotada por:

ΔS1 = [pic 7]

Ahora la fórmula para calcular la entropía que existe cuando hay una presión constante se denota matemáticamente como:

ΔS =nCpln( ) (Presión constante)[pic 8]

Ahora la fórmula para calcular la entropía que existe cuando hay un volumen constante se denota matemáticamente como:

ΔS =nCvln (  (Volumen constante)[pic 9]

Ahora la fórmula para calcular la entropía que existe cuando la presión y la temperatura son arbitrarias (Expansión isoterma cuasi estática) se denota matemáticamente:

ΔS =-nRln ( [pic 10]

Ahora la forma matemática que se obtiene cuando es que se quiere calcular la entropía conociendo 3 valores (presión-volumen) se considera que es en proceso general y su fórmula se expresa como:

ΔS =nCpln ( ) = nCvln (  [pic 11][pic 12]

Por ultimo como se sabe la entropía nos determina la cantidad de desorden e orden que existe dentro de un sistema o una sustancia motivo por el cual el estudio de esta parte de la termodinámica es que se extiende la segunda ley de la termodinámica.

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