Definición de la Segunda Ley de la Termodinámica

Entropía (S)

Definición de la Segunda Ley de la Termodinámica

Def. la entropía de un sistema aislado incrementa en la dirección de un cambio espontaneo[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

Def. ningún proceso es posible en el cual el resultado de la absorción de calor es transformado 100% en trabajo.

Def. aunque la primera ley de la termodinámica establece la conservación de la energía nunca será posible que la energía una vez utilizada sea capaz de realizar un trabajo con el 100% de eficiencia. La direccionalidad de energía de útil a no útil lo establece la segunda ley de la termodinámica que puede definirse de la siguiente manera: cada transferencia de energía que se produce aumentará la entropía del universo y reducirá la cantidad de energía utilizable disponible para realizar trabajo es decir cada vez que se utiliza la energía crece la entropía (∆𝑆) o en el caso más extremo se mantendrá igual. Entendamos por entropía el grado de desorden del sistema.

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

 [pic 9][pic 10]

Ecuaciones:[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

Formas de Estimar [pic 21]

1.- Tablas

2.-  para gases monoatómicos [pic 22]

3.- [pic 23]

Pero para un proceso reversible isotérmico  y si recordamos que es energía interna?, entonces tenemos:[pic 25][pic 24]

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

Recordando lo que dijimos de entropía:[pic 31][pic 32]

[pic 33]

Recordando la Ec. de gases ideales, tenemos:[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

Pero también y acordándonos de la Ec. de Estado de Gases Ideales, tenemos:[pic 38][pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

[pic 43]

En total tres ecuaciones.

Y también esta otra: [pic 44][pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

[pic 48]

Entonces, cuál será la entropía de la combustión del metano?[pic 49]

[pic 50]

[pic 51]

Cual sería en resultado, R:_-242.97 JK-1 mol-1________________

Cuál sería el resultado si en lugar de metano fuera glucosa? R_______________

[pic 52]

[pic 53]

Hagamos algunos ejercicios (pag131)

3.1 b.- Estimemos el cambio de entropía cuando 50 kJ como calor son transferidos reversible e isotérmicamente a un block de Cu a 0oC.

[pic 54]

        [pic 55][pic 56]

3.2 b.- Calcule la entropía molar de una muestra de Ar a volumen constante  a 250 K dado que esta es 154.84 JK-1 mol-1 a 298 K.[pic 57]

[pic 58]

[pic 59]

[pic 60]

[pic 61]

[pic 62]

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

3. 3 a.- Calcule  (para el sistema) cuando el estado de 3 moles de un gas perfecto diatómico para el cual  cambia de 25 oC y 1 atm de presión a 125 oC y 5 atm. Como racionalizaría el signo de [pic 66][pic 67][pic 68]

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

[pic 72]

[pic 73]

[pic 74]

[pic 75]

3.5 b.- Calcule  cuando dos bolcks de Fe cada uno con 1 kg de masa uno a 200 oC y el otro 25oC son colocados en contacto uno con otro en un recipiente aislado. El calor específico del Fe es 0.449 J K-1 g-1 y puede ser asumido constante en ese rango de temperatura.[pic 76]

[pic 77][pic 78][pic 79]

[pic 80][pic 81][pic 82][pic 83]

[pic 84][pic 85][pic 86]

[pic 87][pic 88]

[pic 89]

[pic 90]

[pic 91]

[pic 92]

[pic 93]

[pic 94]

[pic 95]

[pic 96]

[pic 97]

[pic 98]

[pic 99]

[pic 100]

[pic 101]

Energía Libre de Gibbs  y Potencial Químico)[pic 102][pic 103]

En física hablamos de dos tipos de propiedades:

1. Extensivas, son aquellas que dependen de la masa; e
2. Intensivas, las que no dependen de la cantidad de masa presente.

Fuerza: m*a     Volumen (E):                   Temperatura (I):                   Densidad:   (I)[pic 104]

1 cm3              1 Dm3                 1 m3                                              [pic 106][pic 105]

La Energía Libre de Gibbs es una propiedad extensiva muy cercanamente relacionada con la espontaneidad de un proceso.[pic 107]

[pic 108]

[pic 109]

[pic 110]

[pic 111]

[pic 112]

[pic 114][pic 113]

[pic 115]

[pic 116]

Proceso exergonico y que un proceso endergonico  [pic 117][pic 118]

...