Termodinamica

Esto dos temas que se presentaran a continuación son de suma importancia en cada ámbito en los que se desenvuelven, por ende de ahí la importancia que tienen.

Una maquina térmica se puede definir como un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. Estas pueden ser generadoras o motoras. Los ciclos termodinámicos empleados, exigen la utilización de una máquina o grupo generador que puede ser hidráulico (en los ciclos de turbina de vapor) o térmico (en los ciclos de turbina de gas), de modo que sin éste el grupo motor no puede funcionar. A su vez la entropía es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo, La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.

Se pueden hacer muchas preguntas acerca de estos dos temas porque relacionan muchas cosas que a simple vista no vemos o no sabemos, es importante aclarar dichos temas y ver lo grande que pueden ser en el ámbito exterior y en la práctica.

Desarrollo

ENTROPÍA

La entropía es una medida termodinámica que se representa con la letra S, la cual traduce en forma matemática las consecuencias del segundo principio de la termodinámica, por el que es imposible transformar íntegramente el calor en trabajo mecánico. Desde los primeros conocimientos empíricos, basados en la observación del funcionamiento de las máquinas de vapor, se manifestó con claridad que la transformación de cierta cantidad de calor en trabajo mecánico era tanto más eficiente cuanto más elevada era la diferencia de la temperatura inicial del vapor respecto a la final de descarga. Clausius hizo la formulación teórica general de este hecho mediante la introducción del concepto de entropía; este concepto fundamental en termodinámica fue adquiriendo sucesivamente mayor importancia en la química, física y en la parte de la física que estudia las propiedades de los estados de segregación de la materia (gas, líquidos, sólidos). Esta importancia deriva del hecho de que todo proceso real (reacción química, cambio de estado, etc.) tiende a realizarse siempre en sentido en que la entropía crece. El conocimiento de la diferencia de entropía entre dos estados diferentes de un sistema material permite prever en qué sentido será la transformación del primero en el segundo o viceversa.

En general ha sido posible establecer una conexión directa entre el concepto de entropía y el de “desorden” en un sistema formado por el conjunto de partículas; y precisamente la entropía del conjunto resulta tanto mayor cuanto más “desordenado” es, cuanto más dispuestas al azar está las partículas; por ejemplo, una sustancia en estado cristalizado, en el que los átomos están dispuestos con regularidad, tiene una entropía menor que cuando se encuentra en estado líquido, en el que tal regularidad apenas existe.

Con mayor precisión, si se define la variación de entropía (∆S) relacionado a la absorción de una cantidad de calor (∆Q), a una temperatura T (medida en grados kelvin), mediante la relación , el segundo principio de la termodinámica afirma que la entropía depende solamente del estado del sistema (del vapor de las variables, como temperatura, presión, volumen, concentración de las diversas fases, etc.) y no de su evolución pasada. En otras palabras, si un sistema vuelve al estado de partida después de haber sufrido transformaciones de cualquier tipo, la entropía adquiere de nuevo el valor inicial.

La afirmación de que la entropía toma el valor inicial al término de una transformación cíclica permite conocer con qué rendimiento se puede transformar el calor en energía mecánica, esto es, la relación entre el calor cedido al sistema y el transferido efectivamente en trabajo.

Una segunda y probablemente aún más importante propiedad de la entropía se refiere al comportamiento de un sistema aislado y permite estudiar la evolución espontánea de este sistema; por ejemplo, el modo como se verifica una reacción química. En este sistema, evidentemente, el calor cambiado con el exterior es nulo. En tales condiciones el segundo principio de la termodinámica, afirma que la entropía del sistema permanece constante (si en cada instante las diversas partes del sistema están en equilibrio térmico entre sí, o sea si las transformaciones que intervienen son reversibles), o aumenta (si algunas transformaciones son irreversibles, ej. Se produce calor por roce).

Esta propiedad es de gran importancia porque, como se ha dicho, permite fijar el modo de cualquier transformación real; por ejemplo, basta ver que de ella se deriva el hecho conocido de que el paso de calor sucede siempre de un cuerpo de temperatura más elevada a otro de temperatura menor, y jamás al contrario. Hay una estrecha relación entre las leyes probabilísticas que determinan la evolución de un sistema constituido por un gran número de partículas y las leyes termodinámicas, en el sentido de que las primeras prevén la evolución hacia el estado de máxima probabilidad y las segundas hacia el estado de entropía máxima.

CAMBIO DE ENTROPÍA

Los cambios de entropía están relacionados con cambios en otras propiedades a través de las llamadas relaciones Tds o de Gibbs:

Ds = du + Pdv Ds = dh - Vdp

T T T T

CAMBIO DE ENTROPÍA EN SUSTANCIAS PURAS:

La entropía de una sustancia pura se determina a partir de las tablas (así como otras propiedades).

Características:

1. La entropía es una propiedad, por lo tanto al fijar el estado del sistema se determina la entropía.

2. Al especificar dos propiedades intensivas se fija un estado.

3. La entropía puede expresarse en función de otras propiedades; pero estas relaciones son muy complicadas y no son prácticas para cálculos.

4. Los valores de la entropía en las tablas de propiedades se dan de acuerdo a un estado de referencia arbitrario.

5. Los valores de la entropía se vuelven

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