Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

T
T H
T L
346
ENTROPÍA
4
1 2
W neto
A
B
S 1 = S 4 S 2 = S 3
3
S
Solución En un diagrama T-S se mostrará el ciclo de Carnot, y las áreas que
representan Q H , Q L y W neto,salida serán indicadas.
Análisis Recuerde que el ciclo de Carnot está formado por dos procesos isotérmicos
reversibles (T constante) y otros dos isentrópicos (s constante);
los cuatro forman un rectángulo en un diagrama T-S, como se muestra en la
figura 7-19.
En un diagrama T-S el área bajo la curva del proceso representa la transferencia
de calor para ese proceso, por lo tanto el área A12B representa Q H , el
área A43B representa Q L y la diferencia entre ambas (área sombreada) representa
el trabajo neto porque
W neto,salida Q H Q L
FIGURA 7-19
Diagrama T-S de un ciclo de Carnot
(ejemplo 7-6).
Así, el área encerrada por la trayectoria de un ciclo (área 1 234) en un
diagrama T-S representa el trabajo neto. Recuerde que esta misma área también
representa el trabajo neto sobre un diagrama P-V.
7-6 ■ ¿QUÉ ES LA ENTROPÍA?
Sólido
Entropía,
kJ/kg • K
Gas
Líquido
FIGURA 7-20
El nivel de desorden molecular (entropía)
de una sustancia aumenta cuando ésta se
funde o evapora.
De la exposición anterior queda claro que la entropía es una propiedad útil y
una valiosa herramienta en el análisis de la segunda ley en los dispositivos de
ingeniería, pero esto no significa que sabemos y entendemos bien la entropía.
De hecho, no podemos dar una respuesta adecuada a la pregunta ¿qué es la
entropía? Sin embargo, la imposibilidad de describir la entropía en su totalidad
no tiene nada que ver con su utilidad. No es posible definir energía, pero
esto no interfiere con nuestra comprensión de las transformaciones de energía y
su principio de conservación. Se admite que entropía no es una palabra común
como lo es energía, pero con el uso continuo se alcanza una comprensión más
profunda y una mayor apreciación. El estudio que sigue debe verter alguna luz
en el significado físico de entropía, considerando la naturaleza microscópica de
la materia.
La entropía puede verse como una medida de desorden molecular, o aleatoriedad
molecular. Cuando un sistema se vuelve más desordenado, las posiciones
de las moléculas son menos predecibles y la entropía aumenta, de ahí
que no sorprenda que la entropía de una sustancia sea más baja en la fase
sólida y más alta en la gaseosa (Fig. 7-20). En la sólida, las moléculas de una
sustancia oscilan continuamente en sus posiciones de equilibrio, pero les es
imposible moverse unas respecto de las otras, por lo que su posición puede
predecirse en cualquier momento con certeza. Sin embargo, en la gaseosa, las
moléculas se mueven al azar, chocan entre sí y cambian de dirección, lo cual
hace sumamente difícil predecir con precisión el estado microscópico de un
sistema en cualquier instante. Asociado a este caos molecular se encuentra un
valor alto de entropía.
Desde un punto de vista microscópico (a partir de la perspectiva de la termodinámica
estadística), un sistema aislado que parece estar en equilibrio
puede exhibir un nivel alto de actividad debido al movimiento incesante de
las moléculas. A cada estado de equilibrio macroscópico corresponde un gran
número de posibles estados microscópicos o configuraciones moleculares;
entonces la entropía de un sistema se relaciona con el número total de esos