2o ciclo Energía interna y entropía

[Carolina17]

Buenas ¿alguno me puede ayudar a contestar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas?

1) Cuando un cubo de hielo se funde, su energía interna no varía porque es a temperatura constante.

En este caso, considero que es falso porque la variación de energía interna es igual al calor producido, lo cual es distinto de cero ya que la temperatura sí varía ¿Eso está bien contestado?

2) Cuando el vapor de una olla se condensa en un ambiente frío, la entropía del vapor disminuye y la del universo aumenta

Esta ya no sé como contestar.

Desde ya, muchísimas gracias.

[ignorante]

Re: Energía interna y entropía

Buenas ¿alguno me puede ayudar a contestar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas?

1) Cuando un cubo de hielo se funde, su energía interna no varía porque es a temperatura constante.

En este caso, considero que es falso porque la variación de energía interna es igual al calor producido, lo cual es distinto de cero ya que la temperatura sí varía ¿Eso está bien contestado?

Hola Carolina, sólo te voy a precisar algunas cositas: la temperatura del hielo (sistema) permanece constante mientras se funde; la temperatura del entorno sí cambia (disminuye). Piensa en el hielo derritiéndose en un vaso con limonada; el hielo permanece a la misma temperatura, pero la limonada se enfría.

Por otro lado, no es exacto decir “el calor producido”. Más bien, hay una transferencia de calor desde el entorno (la limonada) hacia el hielo (sistema) mientras se funde; y esta transferencia de calor ocurre, reitero, a temperatura constante (para el sistema). El calor recibido por el hielo (sistema) "se utiliza", no para aumentar su temperatura, sino para cambiarlo de estado de agregación (fundirlo).

Con estas aclaraciones, te invito a pensar nuevamente en la pregunta.

[skynet]

Re: Energía interna y entropía

la 1 es falso....en primer lugar la energía interna es solo función de la temperatura para los gases ideales, pero el hielo no es un gas ideal....en segundo lugar, para que se funda el hielo debe de producirse una transferencia de calor del entorno hacia el hielo, por lo que según el primer principio debe de variar la energía interna.....y en tercer lugar el volumen del agua es menor que el del hielo por lo que se ha producido un trabajo de compresión, nuevamente según el primer principio esto varía la energía interna...

el 2 es verdadero....para que el vapor condense debe de haber una transferencia de calor del vapor hacia el entorno, esto implica una disminución de la entropía del vapor y un aumento de la entropía del entorno....si la transferencia de calor fuera reversible la entropía del universo permanecería constante, pero como en el mundo real no existen transferencias de calor reversibles, el aumento de entropía del entorno es mayor que la disminución de entropía del vapor debido a las irreversibilidades por lo que la entropía del universo aumenta.

PD. la temperatura del hielo no varía al fundirse, por eso se dice que la temperatura de fusión del hielo es de 0ºC......y la del vapor tampoco varía al condensarse por eso la temperatura de ebullición es de 100ºC....a nivel del mar.

[ignorante]

Re: Energía interna y entropía

Carolina, además de lo explicado por skynet, quiero mencionar algo más respecto a la pregunta 1: puedes ver que la energía interna del hielo aumenta cuando se funde, porque el agua líquida tiene más energía que el hielo (agua sólida); en un líquido las moléculas se mueven más rápidamente que en un sólido.

Respecto a la pregunta 2, puedes pensar en la entropía como el grado de desorden de las moléculas. En un vapor la entropía resulta mayor que en un líquido, porque las moléculas en el vapor se mueven más desordenadamente que en el líquido. Cuando un vapor se condensa, pasa de vapor a líquido, por lo que su entropía disminuye. Pero la segunda ley de la termodinámica dice que la entropía del universo (sistema + entorno) siempre aumenta, por lo que necesariamente, durante la condensación, la entropía del entorno debe de aumentar (las moléculas de aire alrededor deben moverse más desordenadamente) y la del universo también aumenta.