UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica Curso: Termodinámica Tema: La Entropía Docente: Cesar Manuel Sánchez Castro Ciclo: IV Integrantes: • Víctor B. Valencia Manayay • Miguel Incio Chapoñan • Cesar Torres Lluen • Walter Quiroz Montalvo PIMENTEL – JUNIO 2015
1. UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERIA,
ARQUITECTURA Y URBANISMO Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica
Curso: Termodinmica Tema: La Entropa Docente: Cesar Manuel Snchez
Castro Ciclo: IV Integrantes: Vctor B. Valencia Manayay Miguel
Incio Chapoan Cesar Torres Lluen Walter Quiroz Montalvo PIMENTEL
JUNIO 2015
2. Procesos Isentrpicos Son aquellos procesos en el que la
entropa se mantiene constante y se caracteriza por: = 0 2 = 1 (/.K)
Es decir, una sustancia tendr el mismo valor de entropa tanto al
final del proceso, como al inicio del mismo, si el proceso se lleva
a cabo de una manera isentrpica.
3. Por lo tanto la entropa de una masa fija, no cambia durante
un proceso que es internamente reversible y adiabtico La entropa de
una masa fija puede cambiarse por: Transferencia de calor. Las
irreversibilidades.
4. Un proceso adiabtico reversible necesariamente es
isentrpico, pero un proceso isentrpico no es necesariamente un
proceso adiabtico reversible.
5. Ejemplo: En una turbina adiabtica entra vapor de agua 5 Mpa
y 450 C y sale una presin de 1.4Mpa. Determine el trabajo de salida
de una turbina por unidad de masa de vapor si el proceso es
reversible.
8. Entonces el trabajo de salida de la turbina por unidad de
masa de vapor de agua se estima en: = h1 h2 = 3316.1/ 2966.6 / =
349.5 /
9. Los diagramas de propiedades proporcionan gran ayuda visual
en el anlisis termodinmico de los procesos. Los diagramas P-V y T-V
se usan exclusivamente con la primera ley de la termodinmica. Para
el anlisis de la segunda ley es muy til trazar los procesos en
diagramas en los que una de las coordenadas es la entropa. Los
diagramas normalmente usados en este tipo de anlisis solo la
diagramas de temperatura-entropa y entalpia-entropa.
10. DIAGRAMA TEMPERATURA - ENTROPA (T-S) Es una valiosa
herramienta para visualizar los aspectos de la segunda ley para
procesos y ciclos en la termodinmica. La ecuacin que define la
entropa puede restructurarse de la siguiente manera: La
transferencia total de calor durante un proceso internamente
reversible es definida por la siguiente integracin que corresponde
al rea bajo la curva del proceso en un diagrama T-S
11. Para resolver la integral de la ecuacin se necesita saber
la relacin entre T y S durante el proceso. Se puede solucionar
fcilmente en el proceso isomtrico internamente reversible.
Expresado en unidad de masa - Donde: o es la temperatura constante
o es el cambio de entropa del sistema durante el proceso
12. Diagrama T-S de proceso isentrpico Un proceso isentrpico en
un diagrama T-S, se reconoce fcilmente como un segmento de lnea
vertical, porque un proceso de este tipo no incluye transferencia
de calor y por consiguiente el rea bajo la trayectoria del proceso
debe ser cero.
13. T TH TL S1 = S4 SS2 = S3 A B 1 2 4 3 DIAGRAMA T-S DE UN
CICLO DE CARNOT Wneto
14. DIAGRAMA T-S DEL CICLO DE CARNOT El ciclo de Carnot esta
formado por dos procesos isotrmicos reversibles (T = constante) y
otros dos isentrpicos (s = constante); los cuatro forman un
rectngulo, en un diagrama T-S, como se muestra en la figura
anterior. En un diagrama T-S el rea bajo la curva del proceso
representa la transferencia de calor para ese proceso, por lo tanto
el rea A12B representa QH, el rea A43B representa QL y la
diferencia entre ambas (rea sombreada) representa el trabajo neto
porque: Wneto de salida = QH QL
15. DIAGRAMA T-S DEL CICLO DE CARNOT As, el rea encerrada por
la trayectoria de un ciclo (rea 1234) en un diagrama T-S representa
el trabajo neto. Recuerde que esta misma rea tambin representa el
trabajo neto sobre un diagrama P-V.
16. Es una propiedad de la Termodinmica que mide el desorden o
aleatoriedad molecular, cuando un cuerpo o sistema, absorbe calor
manteniendo su temperatura y el desorden molecular de un sistema
aislado, aumenta siempre que experimenta un proceso. La entropa de
una sustancia es mas baja en su fase solidad y es mas alta en su
fase gaseosa.
17. Probabilidad Termodinmica: Es la relacin de la entropa con
el nmero de posibles estados microscpicos o configuraciones
moleculares; que tiene un estado en equilibrio macroscpico. Y se
expresa mediante la Relacin Boltzmann como: S = klnp Donde: k =
1.3806 x 10 -23 J/K (Const. De Boltzmann) P = Nmero de micro
estados Ln = Logaritmo natural
18. Tercera ley de la termodinmica: La entropa de una sustancia
pura cristalina, a una temperatura absoluta de cero es cero.
CRISTAL PURO T = 0 K ENTROPIA = 0 Entropa Absoluta: Es la entropa
determinada como relativa con respecto a la tercera ley de la
termodinmica.
19. Cuando hay transferencia de calor de un cuerpo caliente a
un cuerpo frio, se tiene que el nivel de desorden molecular o
aleatoriedad del cuerpo caliente disminuyen con la entropa,
mientras que el nivel del desorden molecular del cuerpo frio
aumenta, la segunda ley de la termodinmica requiere que el
incremento en la entropa del cuerpo frio sea mayor que la
disminucin en la entropa del cuerpo caliente, No hay transferencia
de entropa, asociada con la transferencia de energa como trabajo.
Por consiguiente, en la ausencia de cualquier tipo de friccin, el
proceso de levantar un peso mediante un eje rotatorio no produce
entropa.
20. por lo tanto la entropa neta del sistema combinado (Cuerpos
frio y caliente), aumenta. Es decir, el sistema combinado se halla
en un estado de mayor desorden en el estado final. Se puede
concluir entonces, que el proceso slo puede ocurrir en la direccin
del aumento de entropa global o desorden molecular.
21. Dado el papel fundamental que desempea la entropa en la
termodinmica, se justifica asignarle su propia unidad. H.L.
CALLENDAR (Proc. Phys. Soc. (London) 23 (1911) 173) sugiri, en
honor a S. CARNOT, llamarla Carnot abreviada como Ct = J/K. A
partir de su trabajo en el campo de mquinas termcas, el ingeniero
francs Nicolas Lonard Sadi CARNOT (1796-1832) realiz importantes
aportes al desarrollo de la termodinmica.
22. La Entropa y la generacin de entropa en la vida diaria Las
personas eficientes llevan vidas de baja entropa, (son
organizadas), tienen un lugar para toda cosa (incertidumbre mnima)
y emplean la menor energa para localizar algo. Por otro lado, las
personas ineficientes llevan vida de alta entropa: les toma minutos
(si no son horas) encontrar algo que necesitan, y es probable que
creen un desorden ms grande mientras buscan, puesto que
probablemente dirigirn su bsqueda de una manera desordenada. Las
personas que llevan estilos de vida de alta entropa siempre estn
apuradas y nunca parecen ponerse al da.
23. La Entropa y la generacin de entropa en la vida diaria La
friccin mecnica siempre esta acompaada por la generacin de entropa,
por lo tanto el desempeo se reduce; comparado en la vida cotidiana:
la friccin en el lugar de trabajo, con los compaeros, genera
entropa y por lo tanto afecta en forma adversa el desempeo laboral,
lo que resulta en una productividad reducida.