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Guía didáctica: Física para las Ciencias Biológicas 132 UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja SEGUNDO BIMESTRE Como se indica en la página 356 del texto básico, el cambio de entropía ∆S de un sistema está dado por: donde ∆Q es el calor intercambiado en J o kJ y T la temperatura absoluta en K a la que se intercambia el calor. Por tanto ∆S se expresa en J/K o kJ/K. En el caso de la entropía como en la conservación de la energía, hay que tener en cuenta el signo del calor intercambiado, como se indicó anteriormente. En un proceso de enfriamiento o calentamiento de una sustancia (sistema termodinámico, p. ej., agua), el aumento o disminución de entropía ∆S, se determina con la siguiente expresión: donde m es la masa en g o kg, c el calor específico en J/g.K o kJ/kg.K, T i y T f las temperaturas inicial y final en K, respectivamente. Desarrollemos ahora dos ejemplos sobre la entropía. Ejemplo 23 En el punto normal de fusión del hielo se funden 200 g de hielo. ¿En cuánto se incrementa la entropía? Desarrollo Tenemos los siguientes datos: T = 0°C + 273,15 = 273,15 K m = 200 g de hielo L f = 80 cal/g Primero, determinemos el calor requerido para fundir los 200 g de hielo en el punto de fusión. Esto es: Sustituyendo los datos, tenemos: Expresado en J, resulta: Q fusión = m x L f Q fusión = 200g x 80 cal⁄g Q fusión = 16000 cal Q fusión = 66976 J
SEGUNDO BIMESTRE Guía didáctica: Física para las Ciencias Biológicas Segundo, determinemos el cambio en la entropía del sistema (hielo), esto es: Como Sustituyendo los datos correspondientes, tenemos: Continuemos con el siguiente ejemplo. Ejemplo 24 Q fusión = ∆ Q Una masa de 100 g de agua se calienta desde de 0°C hasta 100°C, ¿en cuánto cambia la entropía? Desarrollo Tenemos los siguientes datos: m = 100 g c = 4,186 J/g.K T i = 0°C + 273,15 = 273,15 K T f = 100°C + 273,15 = 373,15 K El calor específico se expresa J/g.K, ya que en valor absoluto °C es equivalente a K. El cambio de entropía ∆S está dado por: Si sustituimos los datos correspondientes en la expresión de ∆S , obtenemos: Observación. Para el cálculo que antecede se requiere disponer de una calculadora que contenga la función Ln o logaritmo natural. UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja 133
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