Entropía

Entropía:

El grado de aleatoriedad o desorden de un sistema se mide con una función de estado denominada entropía (S).

Un determinado estado termodinámico puede tener muchos subestados (distintas formas de disponerse o distribuirse las moléculas en el sistema) de la misma energía.

Si el estado termodinámico tiene un número (W) de subestados de la misma energía, la entropía se define cómo:

S= K ln W

K= constante de Boltzmann (constante de los gases R dividida entre el no. de Avogadro).

La entropía se conoce como una medida del desorden, puesto que habrá siempre muchas más formas de colocar un número elevado de moléculas de una forma desordenada que de una forma ordenada.

La entropía de un estado es inferior a la de un estado desordenado del mismo sistema.

El valor mínimo de la entropía es cero, se da únicamente para un cristal perfecto en el cero absoluto de temperatura (0 K o-273°C).

Termodinámica

Es la rama de la Física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo y viceversa. Su estudio se inició en el Siglo XVIII y sus principios se fundamentan en fenómenos comprobados experimentalmente.

Existen tres leyes de la termodinámica

-Primera Ley de la Termodinámica-

Dice: La variación de la energía interna de un sistema es igual a la energía transferida a los alrededores o por ellos en forma de calor y de trabajo, por lo que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Matemáticamente se expresa como:

U= Q- W

Donde:

Uvariación de la energía interna del sistema expresada en calorías (cal) o joules (J)

Q= calor que entra o sale del sistema medido en calorías (cal) o joules (J)

W= trabajo efectuado por el sistema o trabajo realizado sobre éste expresado en calorías (cal) o joules (J)

-Segunda Ley de la Termodinámica-

Señala restricciones al decir que existe un límite en la cantidad de trabajo, el cual es posible obtener a partir de un sistema caliente.

Existen dos enunciados que definen la Segunda Ley de la Termodinámica, uno del físico alemán Rudolph Celsius: el calor no puede por sí mismo, sin la intervención de un agente externo, pasar de un cuerpo frío a un cuerpo caliente. Y otro del físico inglés William Thomson Kelvin: es imposible construir una máquina térmica que transforme en trabajo todo el calor que se le suministra.

-Entropía y Tercera Ley de la Termodinámica-

La entropía es una magnitud física utilizada por la termodinámica para medir el grado de desorden de la materia. En un sistema determinado, la entropía o estado de desorden dependerá de su energía calorífica y de cómo se encuentren distribuidas sus moléculas

Como en el estado sólido las moléculas están muy próximas unas de otras y se encuentran en una distribución bastante ordenada, su entropía es menor si se compara con el estado líquido, y en éste menor que en el estado gaseoso. En general, la naturaleza tiende a aumentar su entropía, es decir, su desorden molecular

Lo que significa que el cambio de entropía, dS, entre dos estados de equilibrio está dado por el calor transferido, dQ, dividido entre la temperatura absoluta T del sistema, en ese intervalo. Es decir:

dS= dQ

T

Cuando no se produce variación de temperatura, se expresa de la siguiente manera

S2- S1= Q12

T

Donde:

S= es la entropía

Q12= cantidad de calor intercambiado entre el sistema y el entorno

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