Divulgación Una duda sobre el concepto de entropía

[ignorante]

Hola amigos. Quiero compartir con ustedes una nueva duda: Dado que la entropía se define como dS = dQ/T, ¿esto implica que el único modo de aumentar la entropía de un sistema es transfiriéndole calor? Como siempre, muchas gracias por sus respuestas.

[[Beto]]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Piensa en los cambios de estado o cambios de fase.

[polonio]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

No. Además, ésa no es una definición correcta de entropía, sino: $dS=\frac{\delta Q {rev}}{T}$.

Esto quiere decir que la entropía se define a partir del calor intercambiado en un proceso reversible que lleve de un estado inicial a otro final. Pero en tu proceso real (que, seguramente, será irreversible) para ir del estado inicial al final puede que no intercambies calor.

Por otra parte, N3OF3BO, en los cambios de fase sí hay intercambios de calor (aunque se hagan a temperatura constante). Si no fuese así, ¿cómo enfriaría tu refrigerador?.

[[Beto]]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Por otra parte, N3OF3BO, en los cambios de fase sí hay intercambios de calor (aunque se hagan a temperatura constante). Si no fuese así, ¿cómo enfriaría tu refrigerador?.

Es cierto

[ignorante]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Hola Polonio, si te entiendo bien, afirmas que existen procesos en los que la entropía de un sistema puede variar, aún cuando no exista transferencia de calor. ¿Puedes por favor mencionar algunos ejemplos específicos en los que esto ocurra? Por supuesto también agradecería a los demás amigos del foro si pueden mencionar otros ejemplos. Gracias.

[Sartie]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Hola Polonio, si te entiendo bien, afirmas que existen procesos en los que la entropía de un sistema puede variar, aún cuando no exista transferencia de calor. ¿Puedes por favor mencionar algunos ejemplos específicos en los que esto ocurra? Por supuesto también agradecería a los demás amigos del foro si pueden mencionar otros ejemplos. Gracias.

por ejemplo el añadir impurezas a una muestra se aumenta la entropia en dicha muestra, Todo sistema cristalino que se aleje de un modo u otro de la cristalinidad (ya sea por no tener una buena cristalizacion, por la aparicion de impurezas), tiene una entropia mayor que uno perfectamente cristalino. De hecho como no existe la entropia cero tampoco existen los cristales perfectos.
Supongo que con este ejemplo te valdrá.

[carroza]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Hola Polonio, si te entiendo bien, afirmas que existen procesos en los que la entropía de un sistema puede variar, aún cuando no exista transferencia de calor. ¿Puedes por favor mencionar algunos ejemplos específicos en los que esto ocurra? Por supuesto también agradecería a los demás amigos del foro si pueden mencionar otros ejemplos. Gracias.

El ejemplo típico es tomar un gas, concentrado en un volumen V/2, mientras que la otra mitad V/2 está en vacío. Se abre una espita y se permite que el gas ocupe todo el volumen V.
Esto es un proceso irreversible, que aumenta la entropía, pero donde no hay intercambio de calor. El cambio de entropía puede obtenerse considerando el proceso reversible que lleva al mismo estado final

[Adosgel]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

El ejemplo típico es tomar un gas, concentrado en un volumen V/2, mientras que la otra mitad V/2 está en vacío. Se abre una espita y se permite que el gas ocupe todo el volumen V.
Esto es un proceso irreversible, que aumenta la entropía, pero donde no hay intercambio de calor. El cambio de entropía puede obtenerse considerando el proceso reversible que lleva al mismo estado final

Es el ej. típico, pero extremadamente idealizado. Con unos poquitos átomo que haya en la segunda mitad tendríamos un intercambio de calor real.

por ejemplo el añadir impurezas a una muestra se aumenta la entropia en dicha muestra, Todo sistema cristalino que se aleje de un modo u otro de la cristalinidad (ya sea por no tener una buena cristalizacion, por la aparicion de impurezas), tiene una entropia mayor que uno perfectamente cristalino. De hecho como no existe la entropia cero tampoco existen los cristales perfectos.

El problema que veo a tu ejp. es que no representa un proceso dinámico de cambio de entropía; o sea, que comparas estados puntuales el uno respecto al otro, lo que no define dinámica alguna de intercambio o no intercambio.

Yo entiendo que devería definirse el proceso de estado líquido del compuesto a estado cristalizado; lo que repercute en un cambio de temperatura (disminución de la entropía) a costa del aumento de temperatura (aumento de entropía) del entorno, por ejp.

Saludos.

[ignorante]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Gracias a todos por sus comentarios, pero (como de costumbre) sigo con dudas. Por ejemplo en cada uno de los siguientes procesos, ¿la entropía aumenta, disminuye o permanece constante?

1. La caída sin fricción de un objeto en el campo gravitatorio terrestre.
2. La congelación de una muestra de agua.
3. La emisión de un fotón por un átomo.
4. El movimiento orbital de la Tierra alrededor del sol.
5. Una reacción endotérmica en un sistema aislado.
6. La reacción de dos átomos de oxígeno para formar una molécula.
7. Una corriente eléctrica a través de un metal.
8. La reflexión de un rayo de luz en un espejo.
9. El desarrollo de un embrión a un feto.
10. La condensación de Bose-Einstein.

Gracias otra vez por sus respuestas.

[Sartie]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Es el ej. típico, pero extremadamente idealizado. Con unos poquitos átomo que haya en la segunda mitad tendríamos un intercambio de calor real.



El problema que veo a tu ejp. es que no representa un proceso dinámico de cambio de entropía; o sea, que comparas estados puntuales el uno respecto al otro, lo que no define dinámica alguna de intercambio o no intercambio.

Yo entiendo que devería definirse el proceso de estado líquido del compuesto a estado cristalizado; lo que repercute en un cambio de temperatura (disminución de la entropía) a costa del aumento de temperatura (aumento de entropía) del entorno, por ejp.

Saludos.

creo que no, el proceso por el cual una muestra cristalina adquiere impurezas, por ejemplo, es completamente dinamico. Cierto es que esta fuera del equilibrio hasta un cierto momento, pero estando en el equilibrio raramente veras cambios de entropia, basicamente porque necesitas un cambio en el estado de tu sistema. El añadir impurezas a una muestra es un proceso que se puede hacer tan adiabaticamente como quieras, asi que no entiendo porque dices que no es dinamico, simplemente imagina una muestra a la que le añades 1 sola impureza, ahi la entropia acaba de aumentar.
Un proceso de solidificacion o fusion es completamente igual todo comienza cuando un atomo del solido adquiere energia suficiente para desanclarse de su posicion de equilibrio, y eso zas, crea una impureza en forma de vacante.
Igual no lo estabas viendo pero estabas casi diciendo lo mismo que yo, salvo que yo estaba evitando hablar de temperatura pues estaba proponiendo un ejemplo de aumento de entropia sin necesidad de calentar.

Otro ejemplo es mi mesa de despacho. Al inicio de curso siempre esta ordenada, pero poco a poco se llena de papeles y mas papeles, asi aumenta la entropia

[Sartie]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Gracias a todos por sus comentarios, pero (como de costumbre) sigo con dudas. Por ejemplo en cada uno de los siguientes procesos, ¿la entropía aumenta, disminuye o permanece constante?

1. La caída sin fricción de un objeto en el campo gravitatorio terrestre.
2. La congelación de una muestra de agua.
3. La emisión de un fotón por un átomo.
4. El movimiento orbital de la Tierra alrededor del sol.
5. Una reacción endotérmica en un sistema aislado.
6. La reacción de dos átomos de oxígeno para formar una molécula.
7. Una corriente eléctrica a través de un metal.
8. La reflexión de un rayo de luz en un espejo.
9. El desarrollo de un embrión a un feto.
10. La condensación de Bose-Einstein.

Gracias otra vez por sus respuestas.

1. Si no hay friccion la energia se conserva hasta justo antes del choque asi que la entropia deberia ser constante.
2. Disminucion de la entropia porque disminuyes la energia de los atomos del agua.
3. Dismunicion de la entropia en el atomo porque libera energia.
4. Entropia constante, no varia la energia del sistema.
5. Depende de si el nuevo estado es mas o menos estable que el anterior, pero siendo endotermica supongo que sera aumento de antropia.
6.aqui me pillas, habria que pensarselo bien.
7. Aumento de entropia porque el metal se calienta debido a las impurezas de su interior principalmente.
8. Pues como el espejo no refleja el 100% del haz incidente pues aumenta la entropia del espejo debido a que la energia no reflejada se transmite por el espejo en forma de fonones seguramente.
9. Aumento de entropia creo, pues cada vez se va formando una estrutura mas y mas compleja.
10. Disminucion de la entropia pues tienes muchos entes en el estado fundamental.

Lo pones dificil eh

[Adosgel]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

creo que no, el proceso por el cual una muestra cristalina adquiere impurezas, por ejemplo, es completamente dinamico. Cierto es que esta fuera del equilibrio hasta un cierto momento, pero estando en el equilibrio raramente veras cambios de entropia, basicamente porque necesitas un cambio en el estado de tu sistema. El añadir impurezas a una muestra es un proceso que se puede hacer tan adiabaticamente como quieras, asi que no entiendo porque dices que no es dinamico, simplemente imagina una muestra a la que le añades 1 sola impureza, ahi la entropia acaba de aumentar.

El problema es que no puedes añadir impurezas cuando el sistema está cristalizado.

A lo que me rerfiero con que no es dinámico es a la comparación directa entre un estado cristalizado y otro del mismo sistema cristalizado con impurezas añadidas.

Para que se produzca este aumento de entropía, es necesario que dichas impurezas añadidas se integren en la composición de los cristales; por lo que, necesariamente tienes que partir de un estado inicial no cristalizado, produciéndose intercambio de calor en el proceso de cambio de entropía.

Un proceso de solidificacion o fusion es completamente igual todo comienza cuando un atomo del solido adquiere energia suficiente para desanclarse de su posicion de equilibrio, y eso zas, crea una impureza en forma de vacante.

Esto es un proceso de fusión en el que aumenta la entropía, pues los átomos aumenta de energía calórica.
De esta manera, puedes añadir impurezas con el fín de cristalizar nuevamente el sistema enfriándolo y disminuyendo su entropía; pero no tanto como en la cristalización de la que se partio, en la cual no estavan incorporadas esas impurezas.

Lo mires como lo mires, para cambiar las propiedades de un cristal tienes que romper su equilibrio estable; y si quieres hacerlo a nivel molecular en todo el cristal, tienes que variar su temperatura.

Igual no lo estabas viendo pero estabas casi diciendo lo mismo que yo, salvo que yo estaba evitando hablar de temperatura pues estaba proponiendo un ejemplo de aumento de entropia sin necesidad de calentar.

Pero al referirte a un cambio de entropía de un mismo sistema, necesitas en este caso los aportes y pérdidas de calor. Yo lo veo así.

Otro ejemplo es mi mesa de despacho. Al inicio de curso siempre esta ordenada, pero poco a poco se llena de papeles y mas papeles, asi aumenta la entropia

Estoy rodeado en mi casa de ejps. de ese tipo. Yo soy en este caso el mecanismo por el cual absorbo energía, para gastarla en disminuir la entropía de mi hogar. De tal manera, que es mayor la entropía que aumento en mi entorno que la que disminuyo en mi hogar. ¡Cachis!, el proceso es reversible localmente a costa de no serlo globalmente .

Saludos.

[Adosgel]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

5. Depende de si el nuevo estado es mas o menos estable que el anterior, pero siendo endotermica supongo que sera aumento de antropia.

No sé, al ser un sistema cerrado la energía calórica se transforma en estados moleculares estables de mayor energía; lo que interpreto como disminución de la entropía, al ambiar desorden calórico por orden químico, aunque no haya cambio de energía total.

El problema es que no veo realista este ejp., pues no veo la manera de aislar esto de su entorno. En la medida en que para generarse esa reacción, tiene que existir esa temperatura mínima necesaria.

6.aqui me pillas, habria que pensarselo bien.

Locálmente creo que es disminución de entropía.

9. Aumento de entropia creo, pues cada vez se va formando una estrutura mas y mas compleja.

Por eso, creo yo que es disminución de entropía.
Nuestro organismo toma del exterior elementos de menor entropía química para reconstituir nuestro deterioro químico (nuestra evolucción a mayor entropía química, constitucional). Además mantiene la misma cantidad de energía; pero la intercambia, expulsando del sistema energía calórica y en compuestos químicos de mayor entropía que los que incorpora.

El primer eslavón de la cadena son las plantas, que adquieren energía solar de entropía baja, para transformarla en reacciones químicas para sintetizar componentes químicos estables de menor entropía, de los que posteriormente nos serbimos los animales.

Así que una función vital de los rayos de luz del sol es la posibilidad de transformarlos en energía química con la que disminuir nuestra entropía; en vez de energía calórica.

Lo pones dificil eh

Y a nosotro que no nos gusta ni ná .

[ignorante]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Ampliando la duda: ¿el concepto de entropía puede aplicarse a cualquier sistema o debe restringirse a sistemas formados por un gran número de partículas? Por ejemplo, ¿sería válido hablar de la entropía de un átomo de oro, o por el contrario sólo es válido hablar de la entropía de una muestra de muchos átomos de oro? Por otra parte, ¿es válido aplicar el concepto de entropía a conjuntos de objetos macroscópicos, como por ejemplo los papeles sobre una mesa? Gracias por sus nuevas respuestas.

[Adosgel]

Re: Una duda sobre el concepto de entropía

Ampliando la duda: ¿el concepto de entropía puede aplicarse a cualquier sistema o debe restringirse a sistemas formados por un gran número de partículas? Por ejemplo, ¿sería válido hablar de la entropía de un átomo de oro, o por el contrario sólo es válido hablar de la entropía de una muestra de muchos átomos de oro?.

Es un concepto válido también en mecánica cuántica, por lo que se puede aplicar a un estado cuántico definido como estado mezcla

http://wapedia.mobi/es/Segundo_Princ...odin%C3%A1mica

Por otra parte, ¿es válido aplicar el concepto de entropía a conjuntos de objetos macroscópicos, como por ejemplo los papeles sobre una mesa? Gracias por sus nuevas respuestas.

Por supuesto que sí, los papeles ordenados y formando un taco colocados en una valda encima de la mesa tienen menos entropía que si están desordenados y extendidos en la mesa. Y si están, en vez de en la mesa en el suelo, tendrán aún más entropía.

Saludos.