Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
La entropía es una propiedad extensiva, por lo tanto la entropía total de
un sistema es igual a la suma de las entropías de las partes del sistema. Un
sistema aislado puede estar compuesto de cualquier número de subsistemas
(Fig. 7-6). Por ejemplo, un sistema y sus alrededores constituyen un sistema
aislado porque los dos pueden hallarse encerrados por una frontera arbitraria
suficientemente grande a través de la cual no hay transferencia de calor,
trabajo o masa (Fig. 7-7). Por consiguiente, es posible considerar a un sistema
y sus alrededores como dos subsistemas de un sistema aislado, y el cambio
de entropía de éste durante un proceso resulta de la suma de los cambios
de entropía del sistema y sus alrededores, la cual es igual a la generación de
entropía porque un sistema aislado no involucra transferencia de entropía. Es
decir,
S generada ¢S total ¢S sistema ¢S alrededores 0 (7-11)
donde la igualdad se cumple para los procesos reversibles y la desigualdad
para los irreversibles. Observe que S alr designa el cambio en entropía de los
alrededores como resultado de la ocurrencia del proceso bajo consideración.
Como ningún proceso real es verdaderamente reversible, es posible concluir
que alguna entropía se genera durante un proceso y por consiguiente la
entropía del universo, la cual puede considerarse como un sistema aislado,
está incrementándose continuamente. El proceso es más irreversible entre más
grande sea la entropía generada durante dicho proceso. Ninguna entropía se
genera durante los procesos reversibles (S gen 0).
El incremento de entropía del universo no sólo es de importante interés
para los ingenieros, también lo es para filósofos, teólogos, economistas y activistas
ecológicos puesto que la entropía es visualizada como una medida de
desorden (o “mezclaje”) en el universo.
El principio de incremento de entropía no implica que la de un sistema
no pueda disminuir. El cambio de entropía de un sistema puede ser negativo
durante un proceso (Fig. 7-8), pero la generación de entropía no. El principio
de incremento de entropía puede resumirse como sigue:
7 0 proceso irreversible
S gen • 0 proceso reversible
6 0 proceso imposible
Subsistema
1
Subsistema
2
Subsistema
3
(Aislado)
N
ΔS total = Σ ΔS i > 0
i=1
Subsistema
N
FIGURA 7-6
El cambio de entropía de un sistema
aislado es la suma de los cambios de
entropía de sus componentes, y nunca es
menor que cero.
Frontera del sistema
aislado
m
Sistema
Alrededores
m = 0
Q = 0
W = 0
Q, W
FIGURA 7-7
Un sistema y sus alrededores forman un
sistema aislado.
Esta relación sirve como un criterio decisivo si un proceso es reversible, irreversible
o imposible.
Las cosas en la naturaleza tienden a cambiar hasta que logran un estado de
equilibrio. El principio de incremento de entropía dicta que la entropía de un
sistema aislado aumenta hasta que su entropía alcanza un valor máximo. Se
dice que el sistema ha alcanzado un estado de equilibrio porque el principio
de incremento de entropía en ese punto prohíbe al sistema sufrir cualquier
cambio de estado que produzca una disminución en la entropía.
Algunos comentarios sobre la entropía
A la luz de las anteriores exposiciones, se obtienen las siguientes conclusiones:
1. Los procesos sólo pueden ocurrir en una cierta dirección, no en cualquiera.
Un proceso debe proceder en la dirección que obedece al principio
de incremento de entropía, es decir, S gen 0. Un proceso que viola