Entropía de bucles en el plano PV

Se dice que el cambio de entropía de los ciclos de Carnot y reversible es 0. Se supone que varios otros bucles tienen un cambio de entropía no negativo.

Esto presenta 2 problemas que no puedo reconciliar. 1) Se supone que la entropía es una función de estado, por lo tanto, ¿no debería ningún bucle en el plano PV llevar el sistema a su estado inicial y, por lo tanto, a su entropía inicial? 2) Cualquier bucle en el plano fotovoltaico es reversible dadas suficientes fuentes de calor. ¿No deberían todos los ciclos reversibles, no solo el de Carnot, tener un cambio de entropía cero? ¿No significaría esto que cualquier bucle en el plano fotovoltaico tendría un cambio de entropía cero?

La entropía es una función de estado, pero el cambio de entropía total para llevar un sistema de un estado a otro no es único, depende de la forma en que el sistema se mueve de un estado a otro. En el camino, por supuesto, algo tuvo que haber sucedido con los baños de temperatura externa, y eso podría haber sucedido de muchas maneras posibles. Después de todo, un proceso de Carnot es un modelo para una máquina periódica que mueve calor de un baño de temperatura a otro mientras produce o usa energía mecánica. Solo es único porque es óptimo en el sentido de producción de entropía.

Respuestas (3)

1) Se supone que la entropía es una función de estado, por lo tanto, ¿no debería ningún bucle en el plano PV llevar el sistema a su estado inicial y, por lo tanto, a su entropía inicial?

par de valores PAG , V puede no ser suficiente para especificar el estado del sistema, puede haber otras variables de estado termodinámicas. Si es así, es posible que el sistema vuelva a los mismos valores. PAG , V , pero está en un estado termodinámico diferente porque las cantidades adicionales tienen un valor diferente.

Pero cuando el par de valores PAG , V es suficiente para describir el estado termodinámico, como lo es para un sistema homogéneo simple como el gas lejos de la condensación, su entropía es función de PAG , V solo y el sistema de hecho obtiene la misma entropía después de los valores de PAG , V son restaurados.

Esto también es cierto para cualquier ciclo irreversible que tenga un punto en el que el estado sea el estado de equilibrio termodinámico con definición definida. PAG , V . Si el sistema vuelve a ese estado, no importa si esto sucedió de forma reversible o no: la entropía vuelve al mismo valor característico del estado de equilibrio. PAG , V .

La afirmación de que la entropía aumenta cuando se realiza un ciclo irreversible significa que la entropía de (sistema + su entorno (depósito de calor)) aumenta. De esa forma, la entropía del sistema puede volver a su valor original, mientras que la entropía total sigue aumentando.

1) Se supone que la entropía es una función de estado, por lo tanto, ¿no debería ningún bucle en el plano PV llevar el sistema a su estado inicial y, por lo tanto, a su entropía inicial?

Sí, para un proceso reversible. Para un proceso irreversible donde se ha perdido calor en el camino, no se llega exactamente al mismo estado (menos energía interna).

2) Cualquier bucle en el plano fotovoltaico es reversible dadas suficientes fuentes de calor.

Si bien eso es cierto para una parte del sistema, debe considerar el sistema cerrado completo para ver el cambio de entropía total. Una parte de un sistema puede tener fácilmente cambios de entropía que sean cero o negativos.

Cuando el hielo se derrite en un baño de agua (suponiendo un sistema aislado):

  • La entropía del agua está disminuyendo, Δ S w a t mi r < 0 .
  • La entropía del bloque de hielo está aumentando, Δ S i C mi > 0 .
  • Todo el sistema experimentará en general un aumento de entropía, Δ S s y s t mi metro = Δ S w a t mi r + Δ S i C mi > 0 .
No entiendo muy bien la explicación de la primera afirmación. Si tiene un bucle en el plano PV, entonces el ciclo debe tener un cambio en la energía interna de cero, ya que es una función de estado. ¿La energía interna debe ser la misma después de cada ciclo?
@Abhi Veo lo que quieres decir. Sí, alcanzará el mismo estado en el diagrama pV y el cambio de entropía será cero, por así decirlo. Pero si no todos los procesos en el camino son reversibles, entonces necesita agregar calor (como combustible, por ejemplo) desde otro lugar para alcanzar el mismo estado después de cada ciclo. La entropía para todo el sistema no permanecerá constante, solo para este ciclo que es solo una parte de todo el sistema.
Entiendo la primera declaración, pero la segunda todavía es un poco confusa. El ciclo de Carnot es el único ciclo que es reversible entre 2 fuentes de calor. Cuando tiene varias fuentes de calor, ¿no debería haber muchos otros ciclos con 0 entropía? Y cuando tiene una gran cantidad de fuentes de calor, cualquier ciclo será técnicamente reversible (una transferencia de energía puede aproximarse a una serie de varios procesos isotérmicos). Entonces, ¿cualquier ciclo debería tener técnicamente un cambio neto de entropía cero?

1) Se supone que la entropía es una función de estado, por lo tanto, ¿no debería ningún bucle en el plano PV llevar el sistema a su estado inicial y, por lo tanto, a su entropía inicial?

Lo es, pero este es el plano PV, es una proyección del espacio de estado total, por lo que cada punto PV puede corresponder a diferentes entropías. Un ciclo reversible se cerrará en el plano PV, pero no todos los ciclos cerrados son reversibles.

¿No deberían todos los ciclos reversibles, no solo el de Carnot, tener un cambio de entropía cero? ¿No significaría esto que cualquier bucle en el plano fotovoltaico tendría un cambio de entropía cero?

Lo haría si estuviera en el plano SV o SP, pero no en el plano PV.

Entropía de bucles en el plano PV
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v