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Apunte teórico sobre el estudio termodinámico de la entropia.
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ENTROPA
CLAUSIUS
Desigualdad de Clausius En un sistema cerrado que experimenta un proceso
cclico y que interacciona con un conjunto de fuentes de calor.
La suma algebraica de las relaciones entre los calores intercambiados por el sistema QS , y las temperaturas absolutas Tf de las fuentes con las que los calores son
intercambiados es :
nula, para ciclos reversibles
negativa para ciclos irreversibles:
01
n
i fi
si
T
Q
0f
s
T
Q
Para todo proceso cclico
Desigualdad de Clausius
La entropa
La variacin de entropa de un sistema cerrado que
experimenta una transformacin reversible (a), entre
un estado (1) y un estado (2) es:
2
)(1 aS
Ss
T
QS
Segn el Teorema de Clausius para un ciclo reversible:
Adems es TS = Tf , de modo que:
0)()(
RRS
Rs
Rf
Rsds
T
Q
T
Q
0R
f
S
T
Q
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA
TERMODINMICA. ENTROPA.
1er Principio Energa interna (U)
2 Principio Entropa (S)
rev2 1
dqS S S
T
2
1
Entropa
(S)
Funcin de estado
Propiedad extensiva
Unidades: JK-1
Para una transformacin adiabtica
reversible
0)(1
2
R S
Ss
T
QS
En toda transformacin adiabtica reversible la entropa permanece
constante
Para una transformacin adiabtica
ir reversible
0I
f
I
T
Qf
Is
T
QS
gen
f
Is S
T
QS
0gens SS
La entropa generada Sgen siempre es una cantidad positiva en procesos irreversibles.
En toda transformacin adiabtica irreversible la entropa siempre aumenta
Principio de incremento de entropa
La entropa de un sistema aislado
nunca disminuye.
Aumenta en procesos irreversibles o
permanece constante en procesos
reversibles.
0aisladoS
UNIVERSO
El universo se comporta como un sistema aislado
No existen para el mismo intercambios de calor. Todo
proceso ser adiabtico para el universo. Por lo tanto:
La variacin de entropa del universo es nula,
para transformaciones reversibles y positiva
para transformaciones irreversibles.
0mSUgen SSSS
La entropa del sistema es una funcin estado.
La entropa es una propiedad no conservativa.
La entropa se genera
El sentido de ocurrencia de los fenmenos naturales es nico, y es el de aumento de la
entropa del universo.
Toda transformacin irreversible da lugar a una degradacin en la calidad de energa del universo correspondiente y la entropa generada es la que
cuantifica esa degradacin.
El estado de equilibrio se alcanza cuando la entropa alcanza un mximo compatible con las
restricciones del sistema.
La entropa puede considerarse como una medida de la
probabilidad (desorden)
S
Slido Lquido Gas
S S
Soluto
+
Disolvente
Disolucin
S
CLCULOS DE VARIACIN DE ENTROPA.
Proceso Cclico. Sistemas cerrados
rev1 1
dqdS 0
TS S S
En un proceso cclico el estado final es el inicial, con independencia de si es
reversible o irreversible.
Variacin de entropa de las Mquinas Trmicas
0
0
MTI
MTR
S
SPorque las MT efectan
CICLOS
. Proceso Isotrmico Reversible.
Procesos Isobricos o Isocricos Reversibles.
P = cte
Si
Cp= cte
y no hay
cambio de fase
V = cte
Si
CV= cte