Entropia

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA [pic 1][pic 2]

CENTRO UNIVERSITARIO DE ZACAPA

INGENIERÍA EN INDUSTRIAS AGROPECUARIAS Y FORESTALES

TERMODINÁMICA

ING. LUIS FERNANDO GARNÍCA LÓPEZ

ENTROPÍA

Fuentes Ramírez, Carlos Humberto

201641370

Guerra Noguera, Claudia Lisbeth

201642204

Paiz Matta, Lourdes María

201643196

7mo. Semestre IIAF

Zacapa, 13 de Abril de 2019

Índice

Contenido

i.        Introducción        1

ii.        Justificación        2

iii.        Objetivos        3

Objetivo General        3

Objetivos Específicos        3

4.        Entropía        4

4.1        ¿Qué es la entropía?        4

4.2        Principio de Incremento de Entropía        4

4.3        Cambios de entropía en sustancias puras        5

4.4        Procesos Isentrópicos        5

4.5        Cambio de entropía de líquidos y solidos        6

4.6        Cambio de entropía de gases ideales        6

4.7        Trabajo reversible de flujo estacionario        7

        8

4.8        Balance de entropía        9

iv.        Experimentos        10

i.        Conclusiones        13

ii.        Bibliografía         14

Índice de Figuras

Ilustración 1. Entropía en el vapor        4

Ilustración 2. Cambio de entropía de líquidos y solidos        6

Ilustración 3. Cambio de entropía en gases ideales.        7

Ilustración 4. Flujo Estacionario        7

Ilustración 5. Trabajo Reversible        8

Ilustración 6. Frontera móvil        8

Ilustración 7. Trabajo realizado en sistemas de flujo estacionario        9

Ilustración 8. Balance de Entropía en un sistema        9

1. Introducción

En termodinámica, la entropía es una magnitud que indica el grado de desorden molecular de un sistema, este corresponde a la segunda ley de la termodinámica la cual es hasta cierto punto abstracta y difícil de describir físicamente, pero se tiene comprendido que siempre va en incremento ante una modificación de temperatura, en el presente informe se abordaran conceptos relacionados a la entropía tal es el caso del principio del incremento de entropía, en donde se pretende mostrar cual es la causa principal por el cual la entropía incrementa, además se hace una introducción sobre los procesos isentrópicos acerca de su comportamiento, se determina como son los cambios de entropía en líquidos, sólidos y gases todo con el fin de observar el nivel de entropía que cada uno de ellos posee y el balance de la entropía que se da en un proceso termodinamico.

1. Justificación

El desarrollo de esta información es un análisis que es  necesario realizar para entender Los conceptos de la Segunda Ley de la Termodinámica conocida como “La Entropía” tiende a tener una dificultad para su explicación de forma física, debido a que solamente se tiene conocimiento del tema de forma teórica. Podemos decir que la entropía estudia el desorden molecular pero no se tiene definido su real comportamiento, es por ello que el presente informe tiene como objetivo presentar cuales son las características principales que contiene la entropía ante distintas situaciones.

Como estudiantes  de ingeniería debemos saber que la entropía se entiende y aprecia mejor estudiando los usos que normalmente se encuentran en los procesos de ingeniería, esto con el fin de generar un conocimiento amplio para lograr interpretar el porqué de algunos sucesos en la vida cotidiana.

1. Objetivos

Objetivo General

Explicar el concepto de entropía, los cambios que tienen lugar durante los procesos para sustancias puras, las relaciones de trabajo reversible de flujo estacionario y cómo podemos asociar la entropía en la vida cotidiana.

Objetivos Específicos

• Definir el concepto de entropía y  el principio de incremento de entropía.

• Conocer los cambios de entropía que tienen lugar durante los procesos para las sustancias puras (líquidos, sólidos y gases ideales).

• Identificar los procesos isentrópicos y las relaciones que poseen.

• Analizar la relación de trabajo reversible de flujo estacionario.

• Extender el conocimiento realizando experimentos basados en el tema, para poder asimilarlos con la vida real.

1. Entropía

1.  ¿Qué es la entropía?

La entropía es una propiedad extensiva útil y una valiosa herramienta en el análisis de la segunda ley de la termodinámica en dispositivos de ingeniería. La entropía es la magnitud física que permite medir la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema. Esto quiere decir que dicha parte de la energía no puede usarse para producir un trabajo. Se entiende por entropía también a la medida del desorden molecular de un sistema.  

En la fase solida las moléculas de una sustancia les es imposible moverse unas respecto a las otras.  Sin embargo, en la fase gaseosa, las moléculas se mueven al azar chocan entre si y cambian de dirección, en este caos molecular se encuentra un valor alto de entropía.  La cantidad de energía siempre se conserva durante un proceso (Primera Ley de la Termodinámica), pero la calidad está destinada a disminuir (Segunda Ley de la Termodinámica). Esta disminución en la calidad siempre está acompañada por un incremento en la entropía.

Ilustración 1. Entropía en el vapor[pic 3]

1. Principio de Incremento de Entropía

La entropía de un sistema aislado durante un proceso siempre se incrementa o, en el caso límite de un proceso reversible, permanece constante, en otros términos nunca disminuye, esto es conocido como  el Principio de Incremento de Entropía. La entropía es generada o creada durante un proceso irreversible, y esta generación se debe a la presencia de irreversibilidades. La entropía generada durante un proceso se llama generación de entropía y siempre es una cantidad positiva o cero. El proceso es más irreversible entre más grande sea la entropía generada durante dicho proceso.

1. Cambios de entropía en sustancias puras

Los estados de las sustancias puras por cambios de entropía son:

Liquido comprimido

Hace referencia al líquido cuando se encuentra en su estado natural y es sometido a una temperatura alta, pero nunca llega al punto de evaporarse.

Liquido Saturado

Hace referencia al líquido cuando se encuentra en su estado natural y es sometido a una temperatura y llega al punto de evaporarse, por lo cual está a punto de cambiar de fase liquida, a fase de vapor o gaseosa.

Vapor Saturado

Es aquel que se encuentra a punto de condensarse, es decir está a punto de cambiar de fase gaseosa a fase liquida.

Vapor sobrecalentado

Es tan caliente que no se ve, no alcanza a condensarse, este vapor contiene mucha energía y su temperatura es mayor que la del punto de ebullición.

1. Procesos Isentrópicos

Se denomina proceso isentrópico a aquel proceso en el cual la entropía del sistema permanece constante por ello del significado de la palabra “ise” que significa igual y trópico de la palabra entropía. Si un proceso es completamente reversible sin necesidad de aportarle energía en forma de calor entones el proceso es isentrópico, además en estos procesos no existe intercambio de calor del sistema con el ambiente, entonces se dice que el proceso es también adiabático. Un ejemplo muy claro es el de colocar dentro de un termo agua caliente y cubos de hielo, lo que sucederá es que ambos lograran un equilibrio térmico sin que el exterior afecte en el estado del interior transfiriendo calor.

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