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Entropía

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Entropía

Concepto: Magnitud física que permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.

Entropía. Función termodinámica que es una medida de la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema o materia. Sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite distinguir la energía útil, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la inútil, que se pierde en el medio ambiente.

Sumario

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1 Orígenes

2 Definiciones de entropía

3 Historia de la entropía

4 Entropía y las leyes de la termodinámica

4.1 Ley cero 4.2 Primera ley 4.3 Segunda ley

5 Entropía, el desorden y el grado de organización

6 Entropía y reversibilidad

7 Interpretación estadística de la entropía

8 Referencias 9 Fuentes 10 Enlaces externos

Orígenes

La palabra entropía procede del griego de em (en: en, sobre, cerca de...) y sqopg (tropêe: mudanza, giro, alternativa, cambio, evolución). Es uno de los conceptos fundamentales de la física clásica, introducido en la ciencia por Rudolf Clausius. Ludwig Boltzmann encontró la manera de expresar matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad.

Definiciones de entropía

f. fís. Función termodinámica que es una medida de la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema o materia.

inform. Medida de la duda que se produce ante un conjunto de mensajes del cual se va a recibir uno solo.

mec. Medida del desorden molecular de una materia o sustancia:los fluidos tienen más entropía que los sólidos.

Desorden, caos.[1]

Historia de la entropía

El concepto de entropía desarrollado en respuesta a la observación de que una cierta cantidad de energía liberada de funcionales reacciones de combustión. Siempre se pierde debido a la disipación o la fricción y por lo tanto no se transforma en trabajo útil.

Los primeros motores de calor de Thomas Savery (1698), el Newcomen motor (1712) y el Cugnot de vapor de tres ruedas (1769) eran ineficientes; la conversión de menos de dos por ciento de la energía de entrada en producción de trabajo útil; una gran cantidad de energía útil se disipa o se pierde en lo que parecía un estado de aleatoriedad inconmensurable. Durante los próximos dos siglos, los físicos investigaron este enigma de la energía perdida, el resultado fue el concepto de entropía.

En la década de 1850, Rudolf Clausius estableció el concepto de sistema termodinámico y postula la tesis de que en cualquier proceso irreversible una pequeña cantidad de energía térmica δQ se disipa gradualmente a través de la frontera del sistema. Clausius siguió desarrollando sus ideas de la energía perdida, y acuñó el término "entropía". Durante el próximo medio siglo se llevó a cabo un mayor desarrollo, y más recientemente el concepto de entropía ha encontrado aplicación en el campo análogo de pérdida de datos en los sistemas de transmisión de información.

Entropía y las leyes de la termodinámica

La termodinámica basa sus análisis en algunas leyes: La Ley "cero", referente al concepto de temperatura, la Primera Ley de la Termodinámica, refiere el principio de conservación de la energía, la Segunda Ley de la termodinámica, define a la entropía.

Ley cero

La Ley cero de la termodinámica dice que si tenemos dos cuerpos llamados A y B, con diferente temperatura uno de otro, y los ponemos en contacto, en un tiempo determinado t, estos alcanzarán la misma temperatura, es decir, tendrán ambos la misma temperatura. Si luego un tercer cuerpo, que llamaremos C se pone en contacto con A y B, también alcanzará la misma temperatura y, por lo tanto, A, B y C tendrán la misma temperatura mientras estén en contacto.

De este principio podemos inducir el de temperatura, la cual es una condición que cada cuerpo tiene y que el hombre ha aprendido a medir mediante sistemas arbitrarios y escalas de referencia (escalas termométricas).

Primera ley

La Primera ley de la termodinámica se refiere al concepto de energía interna, trabajo y calor. Dice que si sobre un sistema con una determinada energía interna, se realiza un trabajo mediante un proceso, la energía interna del sistema variará. A la diferencia de la energía interna del sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El calor es la energía transferida al sistema por medios no mecánicos. Pensemos que nuestro sistema es un recipiente metálico con agua; podemos elevar la temperatura del agua por fricción con una cuchara o por calentamiento directo en un mechero; en el primer caso, estamos haciendo un trabajo sobre el sistema y en el segundo le transmitimos calor.

Cabe aclarar que la energía interna de un sistema, el trabajo y el calor no son más que diferentes manifestaciones de energía. Es por eso que la energía no se crea ni se destruye, sino que, durante un proceso solamente se transforma en sus diversas manifestaciones.

Segunda ley

"No existe un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor de una fuente y la conversión íntegra de este calor en trabajo". Este principio (Principio de Kelvin-Planck) nació del estudio del rendimiento de máquinas y mejoramiento tecnológico de las mismas. Si este principio no fuera cierto, se podría hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio ambiente; aparentemente no habría ninguna contradicción, pues el medio ambiente contiene una cierta cantidad de energía interna, pero debemos señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino una ley independiente; segundo, la segunda ley explica que las restricciones que existen al utilizar la energía en diferentes procesos, en nuestro caso, en una central térmica. No existe una máquina que utilice energía interna de una sola fuente de calor.

fuente : www.ecured.cu

FisicaNet

Ley cero. Primera Ley. Segunda Ley. La entropía, el desorden y el grado de organización. Procesos reversibles e irreversibles - AP12

La termodinámica y el concepto de entropía

La termodinámica y el concepto de entropía Definición de algunos conceptos.

La termodinámica, por definirla de una manera muy simple, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro. A las magnitudes macroscópicas que se relacionan con el estado interno de un sistema se les llama coordenadas termodinámicas; éstas nos van a ayudar a determinar la energía interna del sistema. En resumen, el fin último de la termodinámica es encontrar entre las coordenadas termodinámicas relaciones generales coherentes con los principios básicos de la física (recuérdese el principio de la conservación de la energía que tratamos en el número 3 de "Horizonte Social).

La termodinámica basa sus análisis en algunas leyes: La Ley "cero", referente al concepto de temperatura, la Primera Ley de la termodinámica, que nos habla del principio de conservación de la energía, la Segunda Ley de la termodinámica, que nos define a la entropía. A continuación vamos a hablar de cada una de estas leyes, haciendo hincapié en la segunda ley y el concepto de entropía.

La Ley cero de la termodinámica

La Ley cero de la termodinámica nos dice que si tenemos dos cuerpos llamados A y B, con diferente temperatura uno de otro, y los ponemos en contacto, en un tiempo determinado t, estos alcanzarán la misma temperatura, es decir, tendrán ambos la misma temperatura. Si luego un tercer cuerpo, que llamaremos C se pone en contacto con A y B, también alcanzará la misma temperatura y, por lo tanto, A, B y C tendrán la misma temperatura mientras estén en contacto.

De este principio podemos inducir el de temperatura, la cual es una condición que cada cuerpo tiene y que el hombre ha aprendido a medir mediante sistemas arbitrarios y escalas de referencia (escalas termométricas).

La Primera Ley de la termodinámica

La Primera ley de la termodinámica se refiere al concepto de energía interna, trabajo y calor. Nos dice que si sobre un sistema con una determinada energía interna, se realiza un trabajo mediante un proceso, la energía interna del sistema variará. A la diferencia de la energía interna del sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El calor es la energía transferida al sistema por medios no mecánicos. Pensemos que nuestro sistema es un recipiente metálico con agua; podemos elevar la temperatura del agua por fricción con una cuchara o por calentamiento directo en un mechero; en el primer caso, estamos haciendo un trabajo sobre el sistema y en el segundo le transmitimos calor.

Cabe aclarar que la energía interna de un sistema, el trabajo y el calor no son más que diferentes manifestaciones de energía. Es por eso que la energía no se crea ni se destruye, sino que, durante un proceso solamente se transforma en sus diversas manifestaciones.

La Segunda Ley de la termodinámica

Por último, vamos a ver el contenido de la segunda ley de la termodinámica. En términos más o menos sencillos diría lo siguiente: No existe un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor de una fuente y la conversión íntegra de este calor en trabajo. Este principio (Principio de Kelvin-Planck) nació del estudio del rendimiento de máquinas y mejoramiento tecnológico de las mismas. Si este principio no fuera cierto, se podría hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio ambiente; aparentemente no habría ninguna contradicción, pues el medio ambiente contiene una cierta cantidad de energía interna, pero debemos señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino una ley independiente; segundo, la segunda ley nos habla de las restricciones que existen al utilizar la energía en diferentes procesos, en nuestro caso, en una central térmica. No existe una máquina que utilice energía interna de una sola fuente de calor.

El concepto de entropía fue introducido por primera vez por Rudolf Emanuel Clausius a mediados del siglo XIX. Clausius, ingeniero francés, también formuló un principio para la Segunda ley: "No es posible proceso alguno cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo frío a otro más caliente". En base a este principio, Clausius introdujo el concepto de entropía, la cual es una medición de la cantidad de restricciones que existen para que un proceso se lleve a cabo y nos determina también la dirección de dicho proceso. Vamos ahora a hablar de las tres acepciones más importantes de la palabra entropía.

La entropía, el desorden y el grado de organización

Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres divisiones; dentro de la caja y en cada división se encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles así que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del punto de vista de la entropía es quitar un grado o índice de restricción a mi sistema; antes de que yo quitara la primera división, las canicas se encontraban separadas y ordenadas en colores: en la primera división las azules, en la segunda las amarillas y en la tercera las rojas, estaban restringidas a un cierto orden.

Al quitar la segunda división, estoy quitando también otro grado de restricción. Las canicas se han mezclados unas con otras de tal manera que ahora no las puedo tener ordenas pues las barreras que les restringían han sido quitadas.

fuente : www.fisicanet.com.ar

La termodinámica y el concepto de Entropía

Definición de algunos conceptos. La Ley cero. La Primera Ley. La Segunda Ley. La entropía, el desorden y el grado de organización. Entropia, procesos reversibles y procesos irreversibles. ¿Para qué sirve la entropía?

La termodinámica y el concepto de Entropía

Definición de algunos conceptos

La termodinámica, por definirla de una manera

muy simple, fija su atención en el interior de los

, en los intercambios de

energía en forma de calor que se

llevan a cabo entre un sistema y otro. A

las magnitudes que se relacionan con

el estado

interno de un sistema se les

llama ; éstas nos

van a ayudar a determinar la energía interna del sistema. En

resumen, el fin último de la termodinámica es encontrar entre las

coordenadas termodinámicas relaciones generales coherentes

con los principios

básicos de la física

(recuérdese el principio de la conservación de la

energía que tratamos en el número 3 de "Horizonte

Social).

La termodinámica basa sus análisis en algunas leyes: La

Ley

"cero", referente al concepto de

temperatura,

la Primera Ley de la

termodinámica, que nos habla de el

principio de conservación de la energía, la Segunda

Ley de la

termodinámica, que nos define a la entropía. A

continuación vamos a hablar de cada una de estas leyes, haciendo

hincapié en la segunda ley y el concepto de

entropía.

La Ley

cero

La Ley cero de la termodinámica nos dice que si

tenemos dos cuerpos llamados A y B, con diferente temperatura

uno de otro, y los ponemos en contacto, en un tiempo

determinado t, estos alcanzarán la misma temperatura,

es decir, tendrán ambos la misma temperatura.

Si luego un tercer cuerpo, que llamaremos C se pone en contacto

con A y B, también alcanzará la misma temperatura y,

por lo tanto, A, B y C tendrán la misma temperatura

mientras estén en contacto.

De este principio podemos inducir el de

, la cual es una condición que cada

cuerpo tiene y que el hombre ha

aprendido a medir mediante sistemas

arbitrarios y escalas de referencia (escalas

termométricas).

La Primera Ley

La Primera ley de la termodinámica se refiere al

concepto de , y . Nos

dice que si sobre un sistema con una

determinada energía interna, se realiza un trabajo

mediante un proceso, la

energía interna del sistema

variará. A la diferencia de la energía interna del

sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El

calor es la

energía transferida al sistema por medios no

mecánicos. Pensemos que nuestro sistema es un recipiente

metálico con agua; podemos

elevar la temperatura del agua por

fricción con una cuchara o por calentamiento directo en un

mechero; en el primer caso, estamos haciendo un trabajo sobre el

sistema y en el segundo le transmitimos calor.

Cabe aclarar que la energía interna de un

sistema, el trabajo y

el calor no son

más que diferentes manifestaciones de energía. Es

por eso que la energía no se crea ni se destruye, sino

que, durante un proceso

solamente se transforma en sus diversas

manifestaciones.

La Segunda Ley

Por último, vamos a ver el contenido de la

segunda ley de la termodinámica. En términos

más o menos sencillos diría lo siguiente: "No

existe un cuyo único resultado sea la

absorción de calor de una fuente y la conversión

íntegra de este calor en trabajo". Este principio

(Principio de Kelvin-Planck) nació del estudio del

rendimiento de máquinas y mejoramiento tecnológico

de las mismas. Si este principio no fuera cierto, se

podría hacer funcionar

una central térmica tomando el calor del medio

ambiente; aparentemente no habría ninguna

contradicción, pues el medio ambiente

contiene una cierta cantidad de energía interna, pero

debemos señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la

termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino

una ley independiente; segundo, la segunda ley nos habla de las

restricciones que existen al utilizar la energía en

diferentes procesos, en

nuestro caso, en una central térmica. No existe una

máquina que utilice energía interna de una sola

fuente de calor. El concepto de

entropía fue introducido por primera vez por R. J.

Clausius a mediados del siglo XIX. Clausius, ingeniero

francés, también formuló un principio para

la Segunda ley: "No es posible proceso alguno

cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde

un cuerpo frío a otro más caliente". En base a

este principio, Clausius introdujo el concepto de

entropía, la cual es una medición de la cantidad de

restricciones que existen para que un proceso se

lleve a cabo y nos determina también la dirección de dicho proceso. Vamos

ahora a hablar de las tres acepciones más importantes de

la palabra entropía.

La entropía, el desorden y el grado de

organización.

Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres

divisiones; dentro de la caja y en cada división se

encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y

rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles así

que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las

canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del

punto de vista de la entropía es quitar un grado o

fuente : www.monografias.com