termodinámica

1. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA INGENIERÍA DE MATERIALES
“ENTROPÍA Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA”
CURSO:
TERMODINÁMICA DE MATERIALES
DOCENTE:
ING. DIONICIO OTINIANO MÉNDEZ
INTEGRANTES:
• RAMIREZ RIOS, DIETMAR
• PASACHE CAMACHO, ERIK

2. Los cambios espontáneos no necesitan ser rápidos

3. PROCESOS ESPONTÁNEOS
Es aquel que tiende a
ocurrir sin intervención de una influencia
externa.
Sólo ocurre con la
intervención de una influencia externa
Los cambios espontáneos no
necesitan ser rápidos

4. EL sentido DEL PROCESO ESPONTÁNEO PUEDE
DEPENDER DE LA TEMPERATURA.
Espontáneo T>0oC
Espontáneo T<0oC
En cualquier proceso espontáneo, el camino
entre el estado inicial y el final es irreversible
A T=0oC el sistema se encuentra en equilibrio,
Ninguna es espontánea, proceso es reversible

5. LA PRIMER LEY DE LA TERMODINÁMICA ESTABLECE
QUE SI SE PRODUCE UNA REACCIÓN , LA ENERGÍA
TOTAL DE UNIVERSO (SISTEMA QUE REACCIONA Y
SU ENTORNO) PERMANECE CONSTANTE.
No explica porqué algunas reacciones tienen tendencia a
ocurrir y otras no
Surge la necesidad de una: segunda ley de la
termodinámica.

6. El metal caliente se enfría a
medida que la energía de sus
átomos que vibran se propaga
hacia el entorno
Las moléculas de un gas con
movimientos aleatorios difunden
en un recipiente, es poco probable
que se reúnan en una esquina
La energía y la materia tienden a volverse mas desordenadas
El desorden se expresa por medio de una
cantidad termodinámica llamada ENTROPÍA (S)

7. CUANTO MAS DESORDENADO ES EL SISTEMA, MAYOR ES
SU ENTROPÍA

8. dSsist

dqrev
T
Como ocurre con la energía interna, lo importante son las variaciones
de entropía.
La variación de entropía dS de un sistema cuando pasa de un estado a
otro se define por al expresión:
Si se transfiere gran cantidad de
calor se produce mucho
desorden en el sistema
Para una determinada
transferencia de energía, se
espera un mayor cambio en el
desorden cuando la
temperatura es baja que alta.
•La entropía es una función termodinámica que es una
medida del desorden del Sistema.
•La entropía es una función de estado.

9. dSsist

dqrev
T
es el calor que debe añadirse al sistema siguiendo un proceso
reversible para pasar del estado inicial al estado final.
dqrev
1
T
2
dq
S  S2  S1   rev
- Si se añade calor al sistema, dqrev >0 → S >0
- Si se extrae calor del sistema, dqrev <0 → S <0

10. dSsist
energía/temperatura(Kelvin)
O
energía/(masa . temperatura(Kelvin))
Unidades SI: Joule/K (J/K)
1 cal = 4,184 J
Caloria/K (cal/K)

T
dqrev

11. 1. La segunda ley introduce una nueva función de
estado: Entropía (S)
2. Segunda ley de la termodinámica:
“En todo proceso espontáneo (irreversible), la entropía
del universo aumenta.
“En todo sistema en equilibrio, la entropía del universo
permanece constante”.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

12. Suniverso = Ssistema + Sentorno
El sistema real y su entorno constituyen un “sistema aislado”. Otra forma de
definir la segunda ley de la termodinámica es decir: “La entropía de un
sistema aislado aumenta en cualquier proceso espontaneo”
Sistema aislado, Universo
Sistema de interés

13. LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO COMO
CRÍTERIO DE ESPONTANEÍDAD
S universo > 0 Indica proceso espontáneo
S universo = 0 Indica proceso reversible
S universo < 0 Indica proceso no espontáneo

14. Proceso espontáneo:
Suniverso = Ssistema + Sentorno > 0
Proceso reversible:
Suniverso = Ssistema + Sentorno = 0

15. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Definición de Kelvin-Planck
“Es imposible construir un
aparato que opere ciclicamente,
cuyo único efecto sea absorver
calor de una fuente de
temperatura y convertirlo en una
cantidad equivalente de trabajo”.
Definición de Clausius:
“Es imposible construir un
aparato que opere en un ciclo
cuyo único efecto sea transferir
calor desde una fuente de baja
temperatura a otra de temperatura
mayor”.

16. MÁQUINA
TÉRMICA
Es un aparato que opera continuamente o
cíclicamente y ejecuta una cierta cantidad de
trabajo como resultado de la transferencia de calor
de una fuente de alta temperatura a otra de
temperatura baja.
QH: cantidad de calor suministrada
al vapor.
QL: cantidad de calor liberado del
vapor en el condensador en un
sumidero de baja temperatura (agua
de enfriamiento)
WT: cantidad de trabajo entregado
por el vapor.
WB: cantidad de trabajo requerido
para comprimir el agua.

17. MÁQUINA FRIGORÍFICA
Es un aparato que opera continuamente o cíclicamente, requiere trabajo y lleva a
cabo el objetivo de transferir calor desde un cuerpo de baja temperatura a otro de
temperatura mayor.
El fluido de trabajo utilizado en el ciclo de refrigeración se llama refrigerante.
Es importante denotar que en un
refrigerador el calor de interés es QL ya
que éste es el que se extrae para enfriar
un espacio. En una bomba de calor, el
calor de interés es el QH ya que éste es el
que se rechaza para calentar un espacio.

18. Ejercicio:
1. Encuentre la variación de la entropía cuando 5000 g de agua líquida a
0ºC se congela a 0ºC.
Dato:
Calor latente de fusión del hielo = 333 KJ/Kg.
2.
b. Interpretar el resultado según la definición de la segunda ley de la
termodinámica.
Suniv = 50.65 J/°K