Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
donde T 0 es la temperatura constante del sistema y Q es la transferencia de
calor para el proceso internamente reversible. La ecuación 7-6 es particularmente
útil para determinar los cambios de entropía de depósitos de energía
térmica que pueden absorber o proporcionar calor indefinidamente a una temperatura
constante.
Observe que el cambio de entropía de un sistema durante un proceso isotérmico
internamente reversible puede ser positivo o negativo, dependiendo de la
dirección de la transferencia de calor. La transferencia de calor hacia un sistema
aumenta la entropía de éste, mientras que la transferencia de calor desde
un sistema la disminuye. De hecho, la pérdida de calor es la única manera en
que es posible disminuir la entropía de un sistema.
EJEMPLO 7-1 Cambio de entropía durante un proceso isotérmico
Un dispositivo compuesto por cilindro-émbolo contiene una mezcla de líquido
y vapor de agua a 300 K. Durante un proceso a presión constante se transfieren
al agua 750 kJ de calor. Como resultado, la parte líquida en el cilindro se
vaporiza. Determine el cambio de entropía del agua durante este proceso.
Solución El calor se transfiere a una mezcla de líquido y vapor de agua contenidos
en un dispositivo de cilindro-émbolo que se halla a presión constante.
Se determinará el cambio de entropía del agua.
Suposición Ninguna irreversibilidad ocurre dentro de las fronteras del sistema
durante el proceso.
Análisis Se considera como sistema la totalidad del agua (líquido vapor)
dentro del cilindro (Fig. 7-4). Se trata de un sistema cerrado puesto que ninguna
masa atraviesa la frontera del sistema durante el proceso. Se observa
que la temperatura del sistema permanece constante en 300 K durante este
proceso porque la temperatura de una sustancia pura permanece constante
en el valor de saturación durante un proceso de cambio de fase a presión
constante.
El sistema experimenta un proceso isotérmico internamente reversible, y así
su cambio en la entropía puede determinarse directamente de la ecuación
7-6
¢ S sis,isotérmico Q 750 kJ
T sis 300 K 2.5 kJ /K
T = 300 K = const.
ΔS sis = Q = 2.5
T
kJ
K
Q = 750 kJ
FIGURA 7-4
Esquema para el ejemplo 7-1.
Comentario Como se esperaba, el cambio de entropía del sistema es positivo,
porque la transferencia de calor es hacia el sistema.
7-2 ■ EL PRINCIPIO DEL INCREMENTO
DE ENTROPÍA
Considere un ciclo conformado por dos procesos: el proceso 1-2 que es arbitrario
(reversible o irreversible), y el 2-1, el cual es internamente reversible,
como se muestra en la figura 7-5. De la desigualdad de Clausius,
o
2
1
Proceso 1-2
(reversible o
irreversible)
dQ T 0 1
dQ
T 1
a dQ T b 0
int rev
2
2
Proceso 2-1
(internamente
reversible)
FIGURA 7-5
Un ciclo compuesto por un proceso
reversible y otro irreversible.