Entropia

ENTROPIA

El concepto entropía representa una abreviación y una herramienta práctica que le sirve esencialmente para ahorrase esfuerzo mental y muchos cálculos. Una forma de manejar esta herramienta es utilizar las curvas de temperatura y entropía.

Por ejemplo, si tenemos una curva para el agua y vapor, entropía en su concepto más amplio que se sale de los límites de este estrecho campo, como ya sabemos la curva nos muestra como varía la entropía de un fluido a las diferentes condiciones de presión y temperatura.

Vamos a suponer que tenemos una instalación típica de una planta generadora de electricidad, esta consiste de una bomba alimentadora, un economizador, una caldera, un sobrecalentador, una turbina, una recalentador y un condensador. Ahora podemos examinar cada una de las condiciones en cualquier punto de este ciclo no regenerativo relacionándolas con la gráfica el agua que entra a la bomba alimentadora al salir del condensador estarán a una cierta presión y temperatura y tendrá un r valor de entropía. El paso por la bomba aumenta ligeramente la temperatura y la presión sin altera la entropía, es te cambio es muy pequeño en la práctica, a medida que el agua pasa por el economizador, regresa a las condiciones del agua en la gráfica y la sigue tanto la temperatura como la entropía ascienden, vamos a suponer que en este economizador alcanza el punto de ebullición, según a la presión a la que este el sistema, a medida que circula por la caldera, absorbe el calor latente y la temperatura permanece constante, mientras que la entropía sube, después de un tiempo en la caldera el vapor se separa del agua en circulación y alcanza el punto más alto en la gráfica.

Abandona la caldera para sobrecalentarse y de nuevo la entropía y la temperatura ascienden siguiendo la línea de presión constante. Después en la turbina empiezan las primeras etapas de la expansión que de momento supondremos que son verdaderamente adiabáticas, el descenso de la temperatura y el carácter constante de entropía dan como resultado una línea vertical, pero antes de que el vapor se humedezca, es esto es antes de cruzar la línea de saturación de vapor se toma para sobrecalentarse por lo que la temperatura y la entropía ascienden de nuevo, al regresar a la turbina se vuelve a expandir hasta la presión de la línea de saturación acabando a la temperatura inicial del agua, la fracción ceja puede leerse en la línea de temperatura constante de la gráfica, finalmente el vapor se condensa en agua a una temperatura constante pero la entropía desciende hasta que se complete el ciclo.

Esta es la representación gráfica del ciclo del vapor, se puede observar que hemos ignorado los aumentos de la entropía debido a la fricción, de una manera más realista el clico tendría este aspecto

El área de todo eso representa el calor transformado en trabajo y esta representa el calor invertido o perdido en el condensador.

Sin embargo muchos pueden preguntarse ¿qué es la entropía?.

La entropía es un instrumento muy útil cuando se trata de vapor, no existe una analogía física de lo que se trata. Se puede pensar como una medición al azar o del desorden de las cosas.

La entropía se refiere al calor y a la energía, por ejemplo el calor y la energía en el vapor.

Una ilustración que incluye energía, sería la de una pelota revotando, si esta pelota fuera perfectamente elástica y estuviera votando sobre una superficie perfectamente elástica también, nunca se detendría, una vez que empezara a votar regresaría a la altura de que se lanzó. La pelota al caer se acelera y además de calor interno habitual de las moléculas adquiere una energía de movimiento, esta energía está organizada en sentido de todas las moléculas, tienen una energía de movimiento en la misma dirección, esta es la energía cinética. Al chocar sobra la superficie, se invierte la dirección del movimiento pero la energía se conserva y también la organización de esta energía, como caso extremo pensemos de una pelota de plastilina que también tiene energía molecular, adquiere también energía cinética, pero al caer choca con la superficie sin revotar. La energía cinética se conserva pero se disipa en su mayor parte en forma de calor y se pierde la organización las moléculas ha habido una aumento en el desorden o azar de las cosas.

Imaginemos dos bloques separados de vapor y supongamos que este sistema está separado de influencias externas, es un pequeño universo aislado, una de las muestras de vapor está a alta temperatura y la otra baja, esto es una organización de energía. Los ingenieros podemos utilizar esta organización de la energía para hacer funcionar una maquina por medio de calor utilizando las dos muestras de calor en su depósito frio y caliente y realizar así una cierta cantidad de trabajo, no tienen lugar ninguna trasferencia de calor ni hacia dentro ni hacia fuera del sistema, pero mientras se mantenga la diferencia de temperaturas la maquina sigue funcionando, obviamente parte de la energía organizada está disponible para realizar otro trabajo. Ahora supongamos que mezclamos los dos bloques de vapor, se destruye la organización, la energía sigue transformándose en el vapor pero ya no podemos disponer de el para realizar un trabajo, algo ha cambiado, el problema es saber qué, ahora tenemos desorden, pero tengo que hacer notar que la energía total en el sistema sigue siendo la misma no ha salido ni entrado energía lo que ha cambiado es la entropía que no es más que la medida del desorden o no disponibilidad de la energía, de hecho, al mezclar las dos muestras de vapor ha aumentado el desorden ósea que la entropía del sistema también ha aumentado, llegaría nos al mismo resultado si utilizamos la máquina cuando funciona esta transfiriendo todo el tiempo de calor del vapor caliente al frio a su debido tiempo las dos muestras de vapor llegarían a tener la misma temperatura y la máquina parara, de nuevo el orden de la energía del calor se ha vuelto más casual la entropía ha llegado as u punto máximo del sistema y ahora este se ha paralizado, simplemente es como si ahora tuviéramos una sola fuente de calor o hubiéramos mezclado las dos muestras de vapor, si pudiéramos encontrar otra fuente de calor a una temperatura más baja e introducirla en el sistema podríamos

Hacer funcionar a la maquina con esta fuente y la otra, pero tarde o temprano se detendría de nuevo cuando las dos muestras de vapor estuvieran en la misma temperatura.

Cualesquiera que fueran las fuentes de calor con las que hemos comenzado una vez que empezamos a utilizar el calor el arreglo ordenado de la energía del calor comienza a desaparecer

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