RESUMEN CAPITULO 7 MIGUEL ANGEL HEREDIA ALVAREZ TOSTADO 18131014

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FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA
CATEDRATICO: José de Jesús Pamanes García
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Resumen Capitulo 7
Entropía
Miguel Ángel Heredia Álvarez Tostado #18131014
REVISOR:
SERGIO ARTURO SILVA MARTINEZ #18131073
FECHA DE ENTREGA: 02 DE JULIO DEL 2020
¿Qué es la entropía?
La entropía (S) es una magnitud termodinámica definida originalmente como criterio para predecir la evolución de los sistemas termodinámicos. La entropía es una función de estado de carácter extensivo. El valor de esta magnitud física, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se da de forma natural. La entropía describe cómo es de irreversible un sistema termodinámico.
¿QUÉ RELACIÓN EXISTE ENTRE ENTROPÍA Y ENERGÍA?
Suponiendo que todo el universo es un sistema aislado, es decir, un sistema para el cual es imposible intercambiar materia y energía con el exterior, la primera ley de la termodinámica y la segunda ley de la termodinámica se pueden resumir de la siguiente manera: “la energía total del universo es constante y la entropía total aumenta continuamente hasta que alcanza un equilibrio”. Esto significa que no solo no puede crear ni destruir energía, ni puede transformarse por completo de una forma a otra sin que una parte se disipe en forma de calor.
Principio del incremento de entropía:
La entropía de un sistema aislado siempre aumenta durante un proceso o, en el caso de procesos reversibles, permanece constante.
El cambio de entropía de un sistema aislado durante un proceso es igual a la suma de los cambios de entropía del sistema y su entorno, lo cual recibe el nombre de cambio de entropía total o generación de entropía.
EXPLICACION 7.3
 
“La entropía de un sistema aislado aumenta en todos los procesos irreversibles y, en el límite, se mantiene constante en los procesos reversibles.”
Un ejemplo es cuando ponemos hielos en agua caliente, el agua le transfiere calor al hielo, por lo cual este se derrite.
Diagrama Temperatura entropía T-s
Un diagrama de temperatura-entropía (diagrama T-s) es el tipo de diagrama más utilizado para analizar los ciclos del sistema de transferencia de energía. Se utiliza en termodinámica para visualizar cambios en la temperatura y entropía específica durante un proceso o ciclo termodinámico.
Esto se debe a que el trabajo realizado por o en el sistema y el calor agregado o eliminado del sistema se pueden visualizar en el diagrama T-s. Según la definición de entropía, el calor transferido hacia o desde un sistema es igual al área bajo la curva T-s del proceso.
Grafica 1 T-s
Ejemplo 7.13 
En un sistema cerrado, cierta cantidad de aire realiza el siguiente ciclo termodinámico reversible: expansión isobárica a Pa desde una temperatura Ta hasta una temperatura Tb, enfriamiento a volumen constante desde una temperatura Tb hasta una temperatura Ta y compresión isotérmica hasta una presión Pa' 
a) Dibuje el diagrama presión-volumen y temperatura-entropía de este ciclo. 
b) Muestre el área que representa el calor suministrado al sistema. 
c) Muestre el área que representa el calor cedido por el sistema. 
Solución 
a) Los diagramas presión-volumen y temperatura- entropía aparecen en la figura E.7.13. 
b) El área que está debajo de la curva a- b del diagrama temperatura-entropía representa físicamente el calor suministrado al sistema. 
c) El área que queda debajo de la curva b-c-a del diagrama temperatura-entropía representa físicamente el calor cedido por el sistema.
Ejemplo 7.14 
En un sistema cerrado, cierta cantidad de aire realiza el siguiente ciclo reversible 1. 
Proceso a-b. Compresión adiabática reversible desde Va hasta Vb' Proceso b-c. Adición de cierta cantidad de calor q mientras el volumen permanece constante. Proceso c-d. Expansión adiabática reversible desde vb hasta va ' Proceso d-a. Enfriamiento a volumen constante hasta alcanzar el estado inicial a.
Considere la misma cantidad de aire, pera ahora en el siguiente ciclo reversible 2. Proceso a-b, Compresión adiabática reversible desde va hasta vb (= vb.). Proceso b'-c’. Adición a presión constante de la misma cantidad de calor que en el ciclo reversible 1. Proceso e-d'. Expansión adiabática reversible hasta va (= Vd.). Proceso d'<a. Enfriamiento a volumen constante hasta alcanzar el estado inicial a.
a) Dibuje un esquema de ambos ciclos en un diagrama presión-volumen y en un diagrama temperatura-entropía. 
b) Tras analizar el diagrama temperatura-entropía, indique cuál ciclo termodinámico tiene mayor eficiencia.
SOLUCION
a) Los diagramas presión-volumen y temperatura-entropía de ambos ciclos aparecen en los esquemas de la figura E.7.14.
b) Dado que la misma cantidad de calor se suministra a ambos ciclos, el área que se localiza debajo de la curva b-e del diagrama temperatura-entropía es igual al área que queda debajo de la curva b' -c’;". De igual manera, el calor disipado por ambos ciclos es físicamente igual al área que está debajo de la curva d-a para el ciclo 1, y al área que se halla debajo de la curva d'-a para el ciclo 2. Puesto que el calor disipado por el ciclo 1 es menor que el calor disipado por el ciclo 2, se concluye que la eficiencia térmica del primero es mayor que la eficiencia térmica del segundo. Esto es, 
Diagrama Entalpía-Entropía h-s
El diagrama de Mollier es una representación de las propiedades del agua y vapor de agua. Se usa un sistema principal de coordenadas H-S (Entalpía-Entropía).
Grafica 2 H-S
En el diagrama la línea de saturación (borde de la campana de cambio de fase) es una línea de importancia. Separa la zona de líquido saturado de la zona de vapor sobrecalentado. Dentro de la campana de cambio de fase las isóbaras se confunden con las isotermas. Es decir, si la condensación es a presión constante, también será a temperatura constante. Una propiedad importante de estas líneas de condensación es que son rectas.
El punto de origen del diagrama de Mollier (coordenadas 0) es a 1 atm. de presión y 0ºC de temperatura. Allí se fija a la entropía y entalpía con valor 0. Los diagramas de Mollier usuales solo representan una porción del espacio completo H-S. Esta representación se limita a las temperaturas y presiones más usuales y en general se excluye la zona de líquido saturado o subsaturado.
Ejemplo 7.17 
Una turbina toma 50 000 kg/ h de vapor a una presión de 30 bar y una temperatura de 400˚C y lo descarga en un condensador cuya presión es de 0.05 bar. Si el proceso es adiabático reversible, calcule la potencia desarrollada por la turbina utilizando el diagrama de Mollier. 
Solución 
Mediante un balance de energía,
Según el diagrama de Mollier, a una presión de 30 bar y a una temperatura de 400˚C
Puesto que el proceso es isoentrópico, se puede trazar una línea vertical hasta intersecar la línea de presión correspondiente a 0.05 bar, como se ve en el esquema de la figura E. 7 .17. En este punto, 
h2 = 2110 J/g 
s2 = s1 = 6.92 J/g K 
En consecuencia, 
Si se compara el método de solución empleado aquí con el del ejemplo 7.15, se observa la simplicidad del cálculo al usar el diagrama de Mollier.
Ejemplo 7.18 
Se transportan por una tubería 30 000 kg/ h de vapor húmedo a una presión absoluta de 30 bar. Con el objeto de determinar el título del vapor, se utiliza un calorímetro de estrangulamiento que registra los siguientes datos experimentales:
Temperatura del vapor en el calorímetro= 150 ˚C 
Presión del vapor en el calorímetro = 1 bar
Con los datos anteriores, determine el título del vapor en la tubería.
Solución Según el diagrama de Mollier, para una presión de s 1 bar a una temperatura de 150 ˚C, h2 = 2776 J/g. A partir de este punto se puede trazar una línea horizontal como se ve en la figura E.7.18 hasta Figura E. 7.18. intersecar la línea de presión igual a 30 bar en la región húmeda. En este último punto se obtiene:
x = 0.985
Balance de Entropía.
De acuerdo con la segunda ley, la entropía sólo se conserva en los procesos reversibles, y se crea o produce en los procesos reales o irreversibles. Para calcular la producción de entropía , considere primeroun sistema cerrado. Analizando la ecuación 7.11, puede escribirse de la siguiente manera
En el caso de procesos reversibles, la producción de entropía llSp = O y la expresión anterior se convierte en la ecuación 7.8. Dado que el calor suministrado al sistema, así como la temperatura de sus límites pueden variar a 10 largo de toda el área que limita el sistema, la ecuación 7.22 puede escribirse de la siguiente forma alterna
donde el subíndice j se refiere a las distintas áreas que se encuentran a temperatura T¡, por donde hay una transferencia de calor con los alrededores. Dividiendo entre y haciendo que ,
Imagine ahora un sistema abierto en general con k entradas y l salidas de flujo como el que aparece en la figura 7.11. Puesto que la entropía es una propiedad extensiva, 
Bibliografía
Connor, N. (26 de SEPTIEMBRE de 2019). Thermal Engineering. Obtenido de Thermal Engineering: https://www.thermal-engineering.org/es/que-es-el-diagrama-de-temperatura-entropia-diagramas-t-s-definicion/#:~:text=entre%20las%20propiedades.-,Un%20diagrama%20de%20temperatura%2Dentrop%C3%ADa%20(%20diagrama%20Ts%20)%20es%20el,un%20proceso%20o%20ciclo%20t
L., R. R. (25 de OCTUBRE de 2000). Obtenido de https://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_07/mollier02.htm
Planas, O. (16 de ABRIL de 2020). ENERGIA SOLAR. Obtenido de ENERGIA SOLAR: https://solar-energia.net/termodinamica/propiedades-termodinamicas/entropia