Divulgación entropia

[China]

[FONT=Open Sans]Buenas tardes, según el 2º principio de termodinámica la variación de entropia del universo en procesos irreversibles y es mayor que cero y en procesos reversibles igual a cero, entonces según esto, si un proceso lleva el sistema (universo) del estado A al B por un camino reversible la variación de entropia es igual a cero y si se va de A a B por un camino irreversible esta variación de entropia, será mayor que cero, sin embargo no veo el por qué existe tal diferencia entre los valores que toma la variación de entropia en un caso y el otro, pues si el estado inicial y final del sistema es el mismo en los dos caminos del proceso al ser la entropia una función de estado la variación de la entropia que dependerá solo de los valores de estado final inicial, debería ser igual en ambos casos no es así??

[/FONT]

[skynet]

Re: entropia

efectivamente, así es, por eso, si en un sistema aislado, partes de un estado A y llegas a un estado B de forma reversible, no puedes partir de A y llegar a B de forma irreversible, llegarás a un estado C que necesariamente será diferente de B y de mayor entropía

[ignorante]

Re: entropia

Hola China: tal vez te sirva echarle un ojo al siguiente hilo: http://forum.lawebdefisica.com/threa...reversibilidad

[China]

Re: entropia

Hola!! muy interesante el hilo al que me has remitido, pero pese a las explicaciones de Skynet y tus conclusiones sigo con la misma duda, si el universo es un sistema, que va del estado A al B, la variación de la función de estado entropia siempre será la misma independientemente de que el camino por el que vaya sea reversible o irreversible, obviamente esto que yo entiendo es incorrecto, pues contradice el 2º principio de la TD, que tengo claro como es y el problema es eso, que no lo entiendo... todo lo que explicabais en el otro hilo de que la entropia de un sistema puede disminuir en procesos irreversibles y que lo que tienen que aumentar en mayor medida será el entorno, para que el todal sistema más entorno aumente,... lo veo, el problema es cuando pienso solo en el universo como sistema y vuelvo a pensar lo que comentaba al principio, que la variación de entropia entre dos estados será siempre la misma independientemente del camino.

Lo que me dices arriba Skynet, efectivamente, así es, por eso si partes de un estado A y llegas a un estado B de forma reversible, no puedes partir de A y llegar a B de forma irreversible, llegarás a un estado C que necesariamente será diferente de B y de mayor entropía, me confunde un poco pues no estamos partiendo precisamente de que para calcular variaciones de entropia en procesos irreversibles, hemos de buscar caminos reversibles alternativos que nos lleven al sistema del mismo estado inicial al mismo final???

Por otro lado, aprovecho a ver si Skynet me confirma, pues en sus explicaciones en el otro hilo, creo haber encontrado la forma de entender una de otras dos dudas importantes que tengo, cuando se relaciona la entropia del universo con la energía libre de Gibbs, se llega a la formula en la que la variación de energía libre es igual a menor la temperatura por la variación de entropia del universo (no lo pongo en ecuación pues no se manejar lo de las ecuaciones aún) según esa formula resulta que la variación de energía libre de gibbs en procesos irrevesibles es menor que cero y en procesos reversibles es igual a cero y esto se pasa a interpretar como que la variación de la energía libre de gibbs es menor que cero en procesos espontáneos e igual a cero en el equilibrio, mis dudas sobre esto eran:
1. se asimila proceso reversible con proceso en equilibrio, por qué?? esto creo haberlo entendido en el otro hilo, según explica Skynet, los procesos reversibles son procesos que evolucionan por infinitos estados de equilibrio, por eso asumimos que el proceso reversible está en estado de equilibro seria correcto??? (me resulta complicado pues siempre acabo pensando en el equilibrio de una reacción reversible, la cual siendo reversible puede estar desplazada para los productos, es decir no estar en equilibro y evolucionar espontáneamente hacia ese equilibrio.
2. se asume que todo proceso espontáneo es irreversible y esto aun no lo veo, pues en el punto anterior vemos que una reacción reversible que no está en equilibrio evoluciona reversible y espontáneamente hacia dicho equilibrio.


Gracias

[skynet]

Re: entropia

Lo que me dices arriba Skynet, efectivamente, así es, por eso si partes de un estado A y llegas a un estado B de forma reversible, no puedes partir de A y llegar a B de forma irreversible, llegarás a un estado C que necesariamente será diferente de B y de mayor entropía, me confunde un poco pues no estamos partiendo precisamente de que para calcular variaciones de entropia en procesos irreversibles, hemos de buscar caminos reversibles alternativos que nos lleven al sistema del mismo estado inicial al mismo final???

perdona, lo que te decia en mi mensaje es para sistemas aislados....lo estaba pensando mientras escribia, pero finalmente no lo indiqué......acabo de corregirlo en el primer mensaje

la cuestion es que para aumentar la entropia en un sistema cerrado no aislado hay dos caminos:

1- mediante irreversibilidades
2- mediante la transferencia de calor al sistema

por eso si tienes un sitema que pasa de A a C de forma irreversible, puedes llegar de A a C de forma reversible incluyendo en las transformaciones una transferencia de calor reversible.

observa que durante la transferencia de calor reversible la entropía de los alrededores disminuye de modo que la variacion de entropía total del universo es iguala a cero

pero en un sistema aislado no puedes hacer esta transferencia de calor por lo que no puedes llegar al estado C de forma reversible......y el universo es un sistema aislado

respecto a la energia libre de gibbs, creo que confundes el equilibrio quimico con el equilibrio termico.

dos superficies deben de estar en equlibrio termico para que pueda realizarse una transferencia de calor entre ellas de forma reversible

pero nada tiene que ver con la energia libre de gibbs que sirve para determinar el equilibrio quimico de una reaccion que se produce cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales.....y su significado es que hay dos fuerzas impulsoras de las reacciones químicas:

1 - la disminucion de la entalpía
2 - el aumento de la entropía

y cuando estas dos fuerzas apuntan en sentidos contrarios y sus intensidades son iguales se llega al equilibrio, esto sucede cuando el incremento de la energia libre de gibbs es igual a cero

[China]

Re: entropia

Hola skynet, a ver si me voy aclarando entonces según entiendo ( a ver si es correcto), si el sistema que sufre un proceso irreversible es aislado, no puedo calcular la entropía entre los estados inicial y final del proceso, buscando un camino reversible para ello no??, eso solo lo puedo hacer en sistemas cerrados y abiertos, según he querido entender.
por otro lado, según esto entonces el ejemplo que pones de los gases en este hilo, http://forum.lawebdefisica.com/threa...reversibilidad, se trata de un ejemplo de un sistema aislado, pues se concluye con que en el camino reversible la variación de entropía es cero y en el irreversible es mayor que cero no?? muchas gracias
Con respecto a la energía libre de Gibbs si es verdad que creo que confundo el concepto de equilibrio, tengo que seguir con ello, tengo otro hilo a vueltas con la energía libre y el trabajo útil como se interpreta ene l criterio de espontaneidad que no me deja dormir... con ello estoy... muchas gracias

[skynet]

Re: entropia

Hola skynet, a ver si me voy aclarando entonces según entiendo ( a ver si es correcto), si el sistema que sufre un proceso irreversible es aislado, no puedo calcular la entropía entre los estados inicial y final del proceso, buscando un camino reversible para ello no??

sí puedes calcularla, pero para ello tienes que considerar el sistema no aislado, de modo que permita la transferencia de energia necesaria para aumentar la entropía en la cantidad igual a las irreversibilidades.

....es decir, no puedes llegar al estado final de forma reversible en el sistema aislado....pero sí puedes llegar al estado final suponiendo el sistema no aislado y realizar los calculos.

por otro lado, según esto entonces el ejemplo que pones de los gases en este hilo, http://forum.lawebdefisica.com/threa...reversibilidad, se trata de un ejemplo de un sistema aislado, pues se concluye con que en el camino reversible la variación de entropía es cero y en el irreversible es mayor que cero no?? muchas gracias

en ese hilo tienes el ejemplo de lo que te decía antes, el sistema irreversible de los dos gases es aislado, pero yo puedo llegar desde el estado inicial al final usando un sistema igual pero reversible y no aislado, de modo que puedo hacer las transferencias de calor necesarias con los alrededores....el estado final es el mismo por lo que su entropía habrá aumentado del mismo modo que en el caso irreversible, pero la entropía total del universo no aumenta porque disminuye en la misma medida la entropía de los alrededores, y como las transformaciones han sido reversibles, en principio puedo calcular el aumento de entropía del sistema.

se que es un poco lioso, sigue preguntando si no te queda claro...

[China]

Re: entropia

ale, a ver ahora, entonces cualquier proceso que sufra un sistema cerrado o aislado(en este caso lo hemos de considerar no aislado) de manera reversible o irreversible, aplicamos $dS=Q/T$ para un proceso reversible que una esos estados inicial y final y calculamos el valor de la variación de la entropía del sistema entre esos dos estados, aqui como estamos considerando al sistema, no aislado el valor de la variación de entropia, podrá ser positivo o negativo..... esto será así correcto?? y luego ya se considera el entorno y se calcula la variación de entropia sufrida de manera que si el proceso es reversible la suma dará cero y si es irreversible (pese a que hayamos calculado la variación de entropias de entrono y sistema suponiendo proceso reversibles) la suma dará mayor que cero. Por favor dime si lo que entiendo es correcto...

Ahora bien, si mi planteamiento es correcto, volviendo al ejemplo de los gases podíamos pensar que has considerado en el caso irreversible: que un gas es el sistema y el otro el entorno, de manera que ambos procesos de cambio son reversibles y luego la suma al ser el proceso irreversible da mayor que cero???
Pero por que en el proceso reversible la variación de entropia es cero, vamos si entiendo el intercambio con los focos y que efectivamente de cero, lo que no veo es que si al final los gases han pasado del estado A al B en ambos casos la variación de entropia no debía tener el mismo valor, por ser la entropia una función de estado?? Muchas gracias... me cuesta mucho esto.. y no quiero aprender cosas que no entiendo

[skynet]

Re: entropia

ale, a ver ahora, entonces cualquier proceso que sufra un sistema cerrado o aislado(en este caso lo hemos de considerar no aislado) de manera reversible o irreversible, aplicamos $dS=Q/T$ para un proceso reversible que una esos estados inicial y final y calculamos el valor de la variación de la entropía del sistema entre esos dos estados, aqui como estamos considerando al sistema, no aislado el valor de la variación de entropia, podrá ser positivo o negativo..... esto será así correcto??

sí, correcto......pero un par de objeciones:

en un sistema aislado la variacion de entropía siempre será positiva (o cero en el caso reversible), no puede ser negativa (en el supuesto de que la segunda ley se cumple a rajatabla)

en realidad la ecuacion es $dS=dq/T$

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y luego ya se considera el entorno y se calcula la variación de entropia sufrida de manera que si el proceso es reversible la suma dará cero y si es irreversible (pese a que hayamos calculado la variación de entropias de entrono y sistema suponiendo proceso reversibles) la suma dará mayor que cero. Por favor dime si lo que entiendo es correcto...

sí, pero la variación de entropía del entorno en el proceso irreversible no se calcula suponiendo el proceso reversible, esto solo sirve para calcular la variación de entropía del sistema.

a ver, la variacion de entropía del sistema es la misma en el proceso reversible y en el proceso irreversible por ser función del estado del sistema, pero la del entorno no es la misma

el estado inicial y final del sistema son los mismos, pero el del entorno no....no sabemos cual es el estado inicial y final del entorno solo sabemos que no serán los mismos en el proceso reversible y en el irreversible

la variacion de entropia del entorno del proceso reversible es igual a la variación de entropía del sistema pero de signo opuesto, por eso la variacion de entropia del universo es igual a cero en el proceso reversible

la variación de entropía del entorno en el proceso irreversible es diferente a la del sistema por eso el resultado neto es el aumento de entropia del universo y por eso no puedes calcularla a partir del proceso reversible

si el sistema es aislado, la entropía del entorno no cambiará en el proceso irreversible mientras que en el proceso reversible donde suponemos al sistema no aislado, la entropía del entorno disminuirá.

si el sistema no es aislado, normalmente la variación de entropia del entorno en el proceso irreversible se debe una transferencia de calor Q hacia o desde el entorno y será igual a Q/T donde T es la temperatura del entorno, que normalmente es constante

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Ahora bien, si mi planteamiento es correcto, volviendo al ejemplo de los gases podíamos pensar que has considerado en el caso irreversible: que un gas es el sistema y el otro el entorno, de manera que ambos procesos de cambio son reversibles y luego la suma al ser el proceso irreversible da mayor que cero???

si consideras un gas como el sistema y el otro como el entorno, la transferencia de calor es necesariamente irreversible ya que los dos gases están a temperaturas diferentes, por eso la suma de las variaciones de entropías te dará mayor que cero

una transferencia de calor solo puede ser reversible si la temperatura de la susperficie de intercambio del sistema es igual a la del entorno.

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lo que no veo es que si al final los gases han pasado del estado A al B en ambos casos la variación de entropia no debía tener el mismo valor, por ser la entropia una función de estado??

es que la varriación de entropia del sistema (los dos gases) es la misma en el caso reversible y en el irreversible.

lo que no es lo mismo es la variación de entropía del entorno y como consecuancia la del universo.

en el caso irreversible la variación de entropía del entorno es cero.

[ignorante]

Re: entropia

Hola. He elaborado el siguiente esquemita para simplificar el ejemplo de skynet: http://forum.lawebdefisica.com/threa...9351#post39351



En este esquema resumo lo explicado por skynet aquí: http://forum.lawebdefisica.com/threa...0082#post40082
en respuesta a mi duda de acá: http://forum.lawebdefisica.com/threa...0069#post40069

Espero que esto te aclare más el asuntillo China.

[China]

Re: entropia

Muchas gracias a los dos, por el esfuerzo de todas las explicaciones.... lo leeré todo más despacio.. así ahora sigo un poco confusa...y tampoco es cuestión de estar eternamente pidiendo aclaraciones... intentaré a ver si llego a entenderlo...que torpe me siento!!!!

Una última aclaración la propiamente del sistema proceso irreversible aislado es mayor que cero, no la podemos calcular para ello suponemos el proceso reversible y aplicamos $dS=\frac{dQ}{T }$ y obtenemos una variación de entropia de ese sistema que hemos supuesto no aislado... es este valor de la variación de entropia el que coincide con la variación de entropia en el proceso irreversble del sistema aislado?? es decir según el esquema de Ignorante puede ser que: dS1+dS2=dS1+dS2 y que finalmente ene l proceso reversible que tiene lugar en el sistema no aislado, hay que sumar tambien la variación de entropia del entorno y por esos esta da 0??

Me parecia bien esto que estoy planteando pero a medida que lo escribo pierde fuerza, pues si fuese como digo la variación de entropia del sistema no aislado que sufre el proceso reversible, deberia ser siembre positiva, y eso no es así... bueno sigo pensando en ello....

[skynet]

Re: entropia

Me parecia bien esto que estoy planteando pero a medida que lo escribo pierde fuerza, pues si fuese como digo la variación de entropia del sistema no aislado que sufre el proceso reversible, deberia ser siembre positiva, y eso no es así......

sí es así, la variación de entropía del sistema es positiva......la del entorno es negativa....y la total del universo es cero.

que un sistema esté sometido a un proceso reversible no significa que su entropía no pueda aumentar....su entropía puede aumentar si a cambio disminuye la entropía de los alrededores de modo que el saldo neto de variación de entropía del universo sea igual a cero....de ese modo la entropía que entra en el sistema es igual a la que sale de los alrededores por lo que no hay generación de entropía, por eso el proceso es reversible.

[ignorante]

Re: entropia

Una última aclaración la propiamente del sistema proceso irreversible aislado es mayor que cero, no la podemos calcular para ello suponemos el proceso reversible y aplicamos $dS=\frac{dQ}{T }$ y obtenemos una variación de entropia de ese sistema que hemos supuesto no aislado... es este valor de la variación de entropia el que coincide con la variación de entropia en el proceso irreversble del sistema aislado??

Sí! Correcto! Es la variación de entropía del sistema (los gases: uno que se calienta y uno que se enfría).

es decir según el esquema de Ignorante puede ser que: dS1+dS2=dS1+dS2 y que finalmente ene l proceso reversible que tiene lugar en el sistema no aislado, hay que sumar tambien la variación de entropia del entorno y por esos esta da 0??

Sí! Correcto! El entorno son los focos. Lo has captado muy bien. ¿Por qué dudas?

Me parecia bien esto que estoy planteando pero a medida que lo escribo pierde fuerza, pues si fuese como digo la variación de entropia del sistema no aislado que sufre el proceso reversible, deberia ser siembre positiva, y eso no es así...

¿Por qué piensas que no es así?

Por mi parte (y sospecho que también de parte de skynet) no hay problema si planteas más dudas y pides más aclaraciones; tristemente no podemos extenderlas eternamente, ya que somos mortales (creo).

[China]

Re: entropia

Muchas gracias por vuestra paciencia!!!! parece que voy acercando ... A ver os cuento por que dudo... cuando ya pensaba que lo tenia claro.
Sistema aislado proceso irreversible.... no podemos aplicar la formula de la entropia...por tanto suponemos ese sistema como no aislado y sometido a un proceso reversible, en el cual si podemos aplicar la mencionada formula...y de este modo se supone que esa variación de entropia de ese sistema no aislado en proceso reversible, será la misma variación de entropia que el sistema original aislado en un proceso irreversible (por que en ambos casos se ha ido de A a B y por ser S función de estado coinciden)... esto he entendido que me habéis dicho que es correcto no???

Ahora la duda.... como el valor de la variación de entropia en el proceso irreversible del sistema aislado ha de ser mayor que cero por el 2º principio, esto quiere decir que este supuesto sistema no aislado tendrá también variación de entropia mayor que cero, pues habíamos quedado que eran iguales... y sin embargo el sistema no aislado que sufre un proceso reversible, puede tener una variación de entropia negativa y en ese caso no la podríamos igualar al sistema aislado orinal que sufre el proceso irreversible... uff no se si me explico bien, en el ejemplo de los gases está claro, pero si siempre que queramos calcular la variación de entropia de un sistema aislado en proceso irreversible, imaginamos un proceso reversible de sistema no aislado.. y sus variaciones de entropia son iguales.. entiendo que querría decir que la variación de entropia de esos sistemas no aislados en procesos reversible que imaginamos, para representar a los aislado en procesos irreversibles, tendrán variación de entropia mayor que cero... por que si fuese negativa, no podríamos decir que es igual a la entropia del sistema aislado en proceso irreversible que representa, pues se incumpliría el 2º principio... espero que haya podido explicar la duda claramente... revisé el otro hilo y lo he visto claro tal como lo planteé antes, pero esto me vuelve a hacer dudar....

[skynet]

Re: entropia

... .. entiendo que querría decir que la variación de entropia de esos sistemas no aislados en procesos reversible que imaginamos, para representar a los aislado en procesos irreversibles, tendrán variación de entropia mayor que cero... por que si fuese negativa, no podríamos decir que es igual a la entropia del sistema aislado en proceso irreversible que representa....

correcto

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pues se incumpliría el 2º principio....

si la variación de entropía del sistema en el proceso reversible es negativa es imposible que su estado final sea igual al estado final del proceso irreversible (si parten del mismo estado inicial), porque la variación de entropía del proceso irreversible es positiva y la entropía es función de estado.

para el proceso reversible puedes elegir el camino que quieras desde el estado inicial A hasta el estado final B y su variación de entropía es independiente del camino solo depende de los estados A y B y en este caso siempre será positiva porque el proceso irreversible evoluciona entre esos mismos estados por lo que su variación de entropía tiene que ser la misma