Cambio de entropía de sustancias puras

Cambio de entropía de sustancias puras

Características: 1. La entropía es una propiedad, por lo tanto al fijar el estado del sistema se determina la entropía. 2.  Al especificar dos propiedades intensivas se fija un estado. 3. La entropía puede expresarse en función de otras propiedades; pero estas relaciones son muy complicadas y no son prácticas para cálculos. 4. Los valores de la entropía en las tablas de propiedades se dan de acuerdo a un estado de referencia arbitrario. 5. Los valores de la entropía se vuelven negativos por debajo del valor de referencia. 6. El valor de la entropía en un estado específico se determina de la misma manera que cualquier otra propiedad. 7. En las regiones de líquido comprimido, vapor saturado, región de líquidovapor, líquido saturado y vapor sobrecalentado, los valores se obtienen directamente de tablas en el estado especificado. 8. El cambio de entropía durante un proceso es la diferencia entre los valores de entropía de los estados inicial y final.

Entropía

en sustancias puras

La entropía es una propiedad termodinámica fundamental aunque es medible como la presión, temperatura o volumen, pueden calcularse a través de una integral independiente de la trayectoria usando un camino reversible. Es importante aclarar que solo estamos en la capacidad de calcular cambios de entropía y no su valor absoluto por lo general se toma arbitrariamente un estado de referencia de entropía igual a cero cuando la energía interna se toma como cero.

y

ds = dQ/T

su unidad es energía entre masa en la tablas termodinámicas del vapor, refrigerante y amoniaco es (Kj/Kg *K) estos valores se toman con un estado de referencia arbitrario ya que a una temperatura muy cercana al cero se le asigna un valor a la entropía de cero en el caso del vapor y en los refrigerantes a T = -40C° la S = 0 y en saturación por ser una propiedad extensiva tal cual como el volumen, energía interna y entalpía tenemos que: S = Sf + X(Sg -Sf)  Al igual que en las otras propiedades la entropía esta tabulada y puede utilizarse en gráficos y diagramas. Uno de los diagramas termodinámicos mas utilizados en la ingeniería es el diagrama T - S, el cual es un diagrama lineal por lo que arroja información precisa. De este diagrama podemos ver los procesos isotérmicos son líneas horizontales mientras que las verticales son procesos adiabáticos y además isoentrópico ( Entropía Ctte) ya que dQ = 0 y por tanto d S = 0. por otra parte, el área bajo la curva de dicho diagrama representa el calor transferido. Si el ciclo se recorre en forma horaria, el calor será positivo, de lo contrario el calor saldrá del sistema y tendrá signo negativo. al analizar esto podemos concluir que para procesos netamente reversible el calor transferido se determina mediante el área bajo la curva del proceso. Estos diagramas nos servirán como punto de referencia para comparar un sistema ideal ( reversible) con uno real lo cual nos puede servir como base para definir la eficiencia de una maquina térmica. Otra de las cosas que se deben tomar en cuenta con respecto a los diagramas es que en un sistema reversible los diagramas T-S el trabajo es igual a y el trabajo a pero en un sistema irreversible ni el trabajo ni el calor se ven representados por el área bajo la curva ya que en un sistema con irreversibilidades no se puede determinar con exactitud en que estado se encuentra esto por que en un ciclo irreversible los proceso nunca resultan iguales El calcular la entropía nos sirve como una medida cuantitativa para determinar la posibilidad o imposibilidad de realizar un trabajo, ya que para un sistema cerrado adiabático ( Q = 0), el cambio de entropía debe ser mayor o igual que cero, entonces la manera de calcularla ante cualquier sistema cerrado es: S= Q/T +  Donde D representa las irreversibilidades dentro del sistema como vemos esta ecuación difiere de la ecuación 1.1 en el termino de irreversibilidad y este es así por que para procesos reversibles su valor es cero y para procesos irreversibles su valor es mayor que cero. Es importante aclarar que las irreversibilidades son difícil de contabilizar y la manera de calcularlas es partiendo de la expresión anterior 

El cambio de entropía de sustancias puras Las relaciones Tds: los cambios de entropía están relacionados con cambios en otras propiedades a través de las llamadas relaciones Tds o de Gibbs:

Cambio de entropía de sustancias puras:

La entropía de una sustancia pura se determina a partir de las tablas (así  como otras propiedades).

Procesos isoentrópicos de sustancias puras: dos factores pueden cambiar la entropía de una masa fija: la transferencia de calor y las irreversibilidades. Por tanto, en un proceso i nternamente reversible y adiabático la entropía no cambiará: proceso isoentrópico

Cambio de entropía de sólidos y líquidos: los sólidos y los líquidos pueden idealizarse como sustancias incompresibles debido a que sus volúmenes permanecen esencialmente constantes durante un proceso. De este modo, su cambio de entropía se puede expresar en términos del calor específico como sigue:

En general T es una función de y es necesaria una relación C=C(T) para realizar la integración. Cuando los cambios de temperatura no son m uy grandes, se puede considerar C como constante, en cuyo caso:

Nótese que en un proceso isoentrópico, no hay cambio de la temperatura.