Como se sabe la primera ley de la termodinámica solo nos generaliza la conservación de la energía

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Ejercicio

Calcule la variación de entropía de un bloque de hielo de 27.0 g a −12.0°C cuando pasa reversiblemente al estado de vapor a 115°C, a presión constante.

Solución

Datos

- Cp hielo= 2.11KJ/Kg*K

- Cp =Vapor= 2.08KJ/Kg*K

- Cp liquido =4.18KJ/Kg*K

- LF hielo = 333.55 J/g (LF =Calor latente de fusión del agua)

- LE agua= 2257 J/g (LE= Calor latente de evaporación del agua)

1.-Ahora lo primero que se realiza es determinar la cantidad de entropía que sucede al elevar el hielo a 0°C ya que en ese punto ocurre la fusión (ya que el enunciado nos dice que a temperatura constante “atmosférica”)

Formula a utilizar ΔS =nCpln ( [pic 13]

ΔS = (27g)(2.11J/K*g)ln ( = 2.56 J/K[pic 14]

ΔS1= 2.56 J/K°

2.- Ahora que ya se tiene a 0°C se tiene que fundir para tener agua lo cual se utiliza la fórmula: ΔS2 = [pic 15]

Ahora ya que la fusión del hielo ocurre a temperatura constante al sustituir valores se tiene que existe una entropía de:

ΔS2 = = ΔS2 =33.0 J/K°[pic 16]

3.-Despues nos dice que el agua tiene que pasar a su ebullición donde el punto de ebullición del agua es de 100°C ahora para saber cuánta entropía existe se aplica la siguiente formula: ΔS =nCpln ( [pic 17]

Ahora al sustituir los datos se tiene que:

ΔS3 = (27g)(4.18J/K*g)ln ( =ΔS3= 35.22 J/K[pic 18]

4.- Ahora se transforma en vapor de agua a 100°C, se realiza lo mismo que en el paso 2 solo que ahora de líquido a gas, se aplica la misma fórmula solo cambia el calor latente de fusión a evaporación)

ΔS4 = = ΔS2 =163.0 J/K°[pic 19]

5.- Ahora por ultimo nos dice el enunciado que se obtenga el vapor del agua a una temperatura de 115°C pero a presión constante se realiza lo siguiente:

ΔS =nCpln ( Al sustituir datos nos queda:[pic 20]

ΔS5 = (27g) (2.08J/K*g) ln ( = ΔS5 =2.21 J/°K[pic 21]

Por último se suma la cantidad de entropía que sucedió en el sistema termodinámico y ese es el desorden total que ocurrió.

ΔS= (2.56+33+35.22+163+2.21)J/°K = 236J/°K

Conclusiones

Mis conclusiones con respecto a la importancia que tiene la entropía dentro de la ingeniería es que es de suma importancia el conocer cómo es que afecta las maquinarias el desorden e orden de las moléculas, ya que esto tiene mucha relación con el aportar calor o no aportar. Pero también es bueno saber que la entropía es de suma importancia hasta para la existencia de los humanos, ya que como se sabe el universo se considera como un ejemplo de un sistema aislado y una entropía, es decir que a menudo que pasa el tiempo en el universo sigue aumentando el desorden sin tener nada definido de que pasara, existen diversas hipótesis pero nada comprobado ni con certeza aún.

En conclusión la Entropía en el mundo cotidiano se da en miles de casos, porque es lo que provoca la dirección hacía una evolución para lograr un equilibrio, es algo que está presente en toda nuestra vida cotidiana. Sus efectos los podemos ver y también sentir en nosotros mismos. Nada permanece igual, todo cambia y se transforma.