¿De dónde viene la generación de entropía?

Answer 1

La entropía es una propiedad algo abstracta, y es difícil dar una descripción física sin considerar el estado microscópico del sistema. La entropía puede verse como una medida de desorden molecular o aleatoriedad molecular. A medida que un sistema se vuelve más desordenado, las posiciones de las moléculas se vuelven menos predecibles y aumenta la entropía. Por lo tanto, no es sorprendente que la entropía de una sustancia sea más baja en la fase sólida y más alta en la fase gaseosa. En la fase sólida, las moléculas de una sustancia oscilan continuamente alrededor de sus posiciones de equilibrio, pero no pueden moverse entre sí, y su posición en cualquier instante puede predecirse con bastante certeza. Sin embargo, en la fase gaseosa, las moléculas se mueven al azar, chocan entre sí y cambian de dirección, lo que hace extremadamente difícil predecir con precisión el estado microscópico de un sistema en cualquier instante. Asociado a este caos molecular hay un alto valor de
entropía. La segunda ley de la termodinámica nos da una idea clara de dónde se genera la entropía. Dice que “cualquier proceso ocurre solo en una determinada dirección, que es el orden decreciente de calidad”. Esto se puede visualizar mediante la transferencia de calor de una fuente de alta temperatura a baja temperatura y la transferencia de fluidos de alta presión a baja presión. entonces, a medida que el sistema pasa de su estado de alta calidad a uno de baja calidad, pierde el orden de calidad o gana irreversibilidad. Esta ganancia en irreversibilidad se conoce como generación de entropía.

Answer 2

Físicamente, la entropía es un trastorno de un sistema y sus alrededores.

Básicamente, en el nivel microscópico, ocurre cuando se produce transferencia de calor porque el calor es una energía cuando se mueve. Ocurren algunos movimientos adicionales, por ejemplo: fricción molecular, vibración molecular, desplazamiento interno de la molécula, momento de rotación, energía cinética, etc. no puede transformarse completamente en trabajo. Este movimiento adicional crea caos en el sistema y sus alrededores. Es por eso que algunas veces la entropía se llama la medida del caos.

Para este caos microscópico se produce un nivel macroscópico que se produce debido a algunas irreversibilidades innecesarias, por ejemplo, fricción, expansión sin manchas, mezcla de fluidos, resistencia eléctrica, deformación inelástica de sólidos, reacción química y transferencia de calor innecesaria en diferencia de temperatura finita. Notó que este tipo de pérdida de energía no se puede recuperar, por lo que el sistema y sus alrededores no pueden llegar a su estado inicial sin un trabajo adicional realizado. Por lo tanto, la entropía se denomina medida de irreversibilidades. Por esta causa, el calor no puede transformarse completamente en trabajo.

En la vida real, todo tipo de proceso tiene este tipo de pérdida macroscópica y microscópica. Entonces, en realidad, todos y cada uno de los procesos termodinámicos son procesos irreversibles .

De Clausius Inequity,

Para proceso irreversible, ∫ (δQ / T) <0

Por lo tanto, para todo proceso irreversible o cualquier proceso termodinámico de la vida real.

dS> ∫ (δQ / T)

para cambio total de entropía, S2 -S1> ∫ (δQ / T)

Como sabemos que todos y cada uno de los sistemas tienen cierta pérdida de energía y todos son internamente irreversibles .

(Nota: internamente reversible es aquello para lo cual no hay irreversibilidades presentes en el sistema. Las irreversibilidades pueden ubicarse en los alrededores. Prácticamente, no se define fricción interna Internamente reversible).

Todos y cada uno de los sistemas en un proceso termodinámico generan una cantidad finita de Entropía σ por alguna causa conocida o desconocida.

así, para el cambio de entropía, S2 -S1 = ∫ (δQ / T) + σ donde σ se llama generación de entropía.

El cambio de entropía depende del estado del proceso, pero la generación de entropía depende de la irreversibilidad del proceso.

Para cualquier proceso irreversible, incluso para el proceso irreversible adiabático (no se produce transferencia de calor) σ> 0, por lo que el cambio de entropía puede ser mayor que cero debido a la generación de entropía.

. Pero para un proceso reversible, incluso para un proceso reversible adiabático, σ = 0, entonces la generación de entropía es cero.

Answer 3

Ver este .