¡Descarga Segundo Principio de la Termodinámica: Espontaneidad y Entropía y más Exámenes en PDF de Termodinámica solo en Docsity! 1 Tema 2 Segundo Principio de la Termodinámica ESPONTANEIDAD TEMA 2 SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA TERMODINÁMICA ENTROPÍA DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN DE ENTROPÍA EN SISTEMAS CERRADOS TERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA IMPORTANCIA DEL CICLO DE CARNOT EL CICLO DE CARNOT TEOREMA DE CARNOT ESPONTANEIDAD ¿Por qué unos procesos ocurren en un sentido y no en el contrario? De la experiencia se deduce que el tiempo va en una dirección y que todo sistema aislado evoluciona en un sentido hasta alcanzar el equilibrio. La función de estado cuya variación en un proceso determina en qué sentido tiene lugar, es la entropía (S). Cambio espontáneo: Aquél que tiende a ocurrir sin necesidad de ser impulsado por una influencia externa. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA • Cualquier proceso que ocurre espontáneamente produce un aumento de entropía del universo Criterio de espontaneidad: ∆Suniv > 0 • En todo proceso reversible, la entropía del universo permanece constante. • En todo proceso irreversible, la entropía del universo aumenta. Proceso reversible: ∆Suniv = ∆Ssis + ∆Sent = 0 Proceso irreversible: ∆Suniv = ∆Ssis + ∆Sent > 0 Desigualdad de Claussius: ∆Suniv ≥ 0 ESPONTÁNEO EQUILIBRIO CASO PARTICULAR: SISTEMA AISLADO “Los sistemas aislados al evolucionar, tienden a desordenarse, nunca a ordenarse”. SISTEMA AISLADO MATERIA MATERIA ENERGÍA ENERGÍA ∆Sent = 0 ⇒ ∆Suniv = ∆Ssis Proceso reversible, sistema aislado: ∆Ssis = 0 Proceso irreversible, sistema aislado: ∆Ssis > 0 1er Principio Energía interna (U) 2º Principio Entropía (S) Entropía (S) • Función de estado • Propiedad extensiva • Unidades: J×K-1 SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA. ENTROPÍA La entropía mide el grado de desorden o de orden del sistema y depende únicamente de los estados inicial y final de dicho sistema. 2 La entropía puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden) S ↑ Sólido Líquido Gas S ↑ S ↑ Soluto + Disolvente Disolución S ↑ ¿Cómo es que el agua a menos de 0ºC congela espontáneamente? ¿Acaso no disminuye la entropía? Definición macroscópica de Entropía Si se añade una pequeña cantidad de calor δQ a una temperatura T (en Kelvin) durante un proceso termodinámico el cambio de la entropía del sistema está dado por: T QdS rev∂ = Kelvin Calorias Kelvin Julios T QUnidades ; ; = ∆ T QdS irrev∂ > Proceso termodinámico reversible Proceso termodinámico irreversible ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA TERMODINÁMICA EN UN PROCESO TERMODINÁMICO REVERSIBLE dqrev = T dS a T= cte Ecuación Fundamental dU = TdS - PdVdwrev = - P dV a P= cte dU = dq + dw DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN DE ENTROPÍA EN SISTEMAS CERRADOS En un proceso cíclico el estado final es el inicial, con independencia de si es reversible o irreversible. 2. Proceso Adiabático Reversible. En un proceso adiabático reversible δqrev =0, luego ∆S=0 1. Proceso Cíclico 011 = ∂ ==−=∆ ∫ ∫ T QdSSSS rev 0= ∂ ==∆ ∫ ∫ T QdSS rev DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN DE ENTROPÍA EN SISTEMAS CERRADOS 4. Proceso Isobárico o Isocórico reversible. 3. Proceso Isotérmico reversible ∫∫ ∫ =∂= ∂ ==∆ T QQ TT QdSS rev rev rev 1 P = cte rev Pdq dH nC dT= = Si Cp= cte y no hay cambio de fase V = cte rev Vdq dU nC dT= = ∫ ∂ =∆ 2 1 T QS rev δQ v δQrev 1 2 2 1 T TLnCn dT T Cn S p p = ==∆ ∫ 1 2 2 1 T TLnCn dT T CnS v v = ==∆ ∫ Si Cv= cte DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN DE ENTROPÍA EN SISTEMAS CERRADOS 5. Cambio de fase [ T y P constantes] T H T QQ TT QdSS rev rev rev ∆ ==∂= ∂ ==∆ ∫∫ ∫ 1 Fusión (paso de sólido a líquido) ( ) solligff f f f SSTyHporque T H S >⇒>∆> ∆ =∆ 00 Vaporización (paso de líquido a gas) ( ) liqgasvv v v v SSTyHporque T HS >⇒>∆> ∆ =∆ 00 Sublimación (paso de sólido a gas) ( ) solgasss s s s SSTyHporque T HS >⇒>∆> ∆ =∆ 00
