Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
Cambio de entropía de un sistema, S sistema
A pesar de la reputación que la entropía tiene de ser vaga y abstracta y de la
intimidación que provoca, el balance de entropía es realmente más fácil de
manejar que el de energía, ya que, al contrario de ésta, la entropía no existe
en varias formas. En consecuencia, la determinación de cambio de entropía de
un sistema durante un proceso implica evaluar la entropía del sistema tanto al
principio como al final del proceso y calcular su diferencia. Es decir,
o
Cambio de entropía Entropía en el estado final Entropía en el estado inicial
¢S sistema S final S inicial S 2 S 1
(7-69)
La entropía es una propiedad y el valor de una propiedad no cambia a menos
que el estado del sistema cambie. Así, el cambio de entropía de un sistema
es cero si el estado del sistema no cambia durante el proceso. Por ejemplo, el
cambio de entropía de dispositivos de flujo estacionario como toberas, compresores,
turbinas, bombas e intercambiadores de calor son cero mientras operan
de forma estacionaria.
Cuando las propiedades del sistema no son uniformes, la entropía del sistema
puede determinarse por la integración de
S sistema s dm
V
donde V es el volumen del sistema y r es la densidad.
sr dV (7-70)
Mecanismos de transferencia de entropía,
S entrada y S salida
La entropía puede transferirse hacia o desde un sistema por dos mecanismos:
transferencia de calor y flujo másico (en contraste, la energía además se transfiere
por trabajo). La transferencia de entropía es reconocida en la frontera del
sistema cuando la cruza, y representa la entropía ganada o perdida por un sistema
durante un proceso. La única forma de interacción de entropía asociada
con una masa fija o un sistema cerrado es la transferencia de calor, por lo
tanto la transferencia de entropía para un sistema cerrado adiabático es cero.
Alrededores
Sistema
T b = 400 K
Q = 500 kJ
Q
S calor =
T b
= 1.25 kJ/K
FIGURA 7-58
La transferencia de calor siempre está
acompañada por la transferencia de
entropía en cantidad de Q/T, donde T es
la temperatura de la frontera.
1 Transferencia de calor
En esencia, el calor es una forma de energía desorganizada y alguna desorganización
(entropía) fluirá con éste. La transferencia de calor hacia un sistema
aumenta su entropía y en consecuencia el nivel de desorden molecular o aleatoriedad,
mientras que la transferencia de calor desde un sistema lo disminuye.
De hecho, el rechazo de calor es la única manera en que puede disminuirse la
entropía de una masa fija. La razón de la transferencia de calor Q en un sitio a
temperatura absoluta T de ese mismo sitio se llama transferencia de entropía
y se expresa como (Fig. 7-58)
Transferencia de entropía
por transferencia de calor:
S calor Q T
1T constante2 (7-71)
La cantidad Q/T representa la transferencia de entropía acompañada por la
transferencia de calor, mientras que la dirección de la transferencia de entropía
es igual a la de calor ya que la temperatura termodinámica T siempre es
una cantidad positiva.