¿Los procesos irreversibles no cuentan en los cálculos de entropía?

Elija un ciclo de Carnot (siendo T 1 < T 2 ), es reversible, por lo tanto Δ S tu norte i v , C y C yo mi = 0 .

El mismo resultado se obtiene mediante la suma de todas las entropías asociadas a su transformación, lo que significa: Δ S tu norte i v , C y C yo mi = Δ S gramo a s + a metro b i mi norte t , A B + Δ S gramo a s + a metro b i mi norte t , B C + Δ S gramo a s + a metro b i mi norte t , C D + Δ S gramo a s + a metro b i mi norte t , D A

Haz que la primera expansión adiabática sea irreversible, como en la imagen:ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin embargo, se aplica la misma ecuación, ya que la entropía es una función de estado, S gramo a s , C y C yo mi = 0 , Δ S tu norte i v , C y C yo mi = Δ S a metro b i mi norte t , A B + Δ S a metro b i mi norte t , B C + Δ S a metro b i mi norte t , C D + Δ S a metro b i mi norte t , D A

Los procesos adiabáticos, BC y DA no explican un cambio en la entropía, como q mi X C h a norte gramo mi d = 0 , entonces Δ S a metro b , B C = ∫ B C d q T va a 0 , lo mismo para DA

Por lo tanto, la entropía total llega a Δ S tu norte i v , C y C yo mi = Δ S a metro b i mi norte t , A B + Δ S a metro b i mi norte t , C D = Δ S tu norte i v , i r r mi v mi r s i b yo mi pag r o C mi s s mi s = S gramo a s + a metro b i mi norte t , B C = S gramo a s , B C

¿ Cómo puede la entropía también dejar de depender del proceso irreversible? Dado que solo depende de las transformaciones isotérmicas, ¿cómo pueden los diferentes "grados de irreversibilidad en BC" no afectar el cambio de entropía neta en el universo?

PD: ¿se relaciona esto con el hecho de que la entropía se define como función del estado de cualquier proceso reversible? Siempre sale como magia en mis cálculos y no puedo explicar por qué.

EDITAR: Posiblemente un duplicado de esto , pero en realidad preferiría saber cómo se relaciona esto con los cálculos de todo el ciclo

No puede ciclo etapa de expansión es reversible.

Respuestas (2)

Si el ciclo de Carnot es irreversible, el cambio de entropía del sistema sigue siendo cero (por ciclo), pero el cambio de entropía de los depósitos no es cero y el cambio de entropía del universo no es cero. La entropía que se genera dentro del sistema debido a la irreversibilidad se transfiere a los embalses durante las "porciones isotérmicas" del ciclo.

No creo que sea cierto que "la entropía que se genera dentro del sistema debido a la irreversibilidad se transfiere a los embalses durante las porciones isotérmicas del ciclo". Como se señala en la pregunta, la entropía es una función de estado y, por lo tanto, si la porción irreversible tiene los mismos puntos de inicio y fin que en el camino reversible, el sistema debe tener la misma entropía en estos puntos. El camino irreversible simplemente genera entropía en el entorno. La afirmación de que los cambios reversibles no generan entropía es una afirmación sobre la entropía del universo, no del sistema.
@BySymmetry: Supongo que tenemos un desacuerdo entre expertos. Mantengo lo que dije. Si el proceso que experimenta el sistema es irreversible y el sistema pasa por un ciclo, entonces el cambio en la entropía del sistema durante el ciclo debe ser cero. La única forma en que esto puede suceder es si la entropía generada dentro del sistema durante el ciclo se transfiere al entorno. La generación de entropía no tiene lugar dentro del entorno, ya que se considera que el entorno está compuesto por reservorios ideales (sin generación de entropía)

La ecuacion

d S = d q r mi v T
Es válido solo a lo largo de caminos reversibles. A lo largo de un camino irreversible, por lo tanto, el hecho de que no se transfiera calor no indica que no hubo cambio en la entropía. Esto se hace más explícito por la desigualdad de Clausius
d S ≥ d q T
que relaciona el cambio de entropía con el calor transferido a lo largo de un camino arbitrario.

En resumen, el aumento de entropía ocurre en el paso irreversible y no se desplaza de alguna manera a los pasos isotérmicos sin cambios.

Ok, pero realmente no puedo entender el hecho de que, en realidad, puedo calcularlo usando cualquier transformación (reversible o irreversible) entre mis coordenadas. En este caso, puedo obtener el deltaS de B a C usando una ruta reversible, o incluso "hacer trampa" (como arriba) usando las otras transformaciones reversibles en el ciclo
El punto es que dices como Δ q B C = 0 , esto implica Δ S a metro b , B C = 0 . Pero esto no es cierto Δ S a metro b , B C ≥ ∫ d q T = 0 , por lo que la entropía del entorno aumenta, de acuerdo con la segunda ley. Esto significa que el entorno no está volviendo a su estado inicial después de un ciclo irreversible, es decir, el hecho de que el sistema esté realizando un ciclo sí implica que el entorno también lo está. La suposición es, sin embargo, que los alrededores son tan grandes que cualquier cambio finito en su estado puede despreciarse.
@MassimoPesavento Así es como se piensa en la entropía: dos sistemas, A y B interactuar al someterse a un proceso. El hecho de que la entropía sea una función de estado significa que podemos calcular el cambio de entropía en cada sistema a partir del conocimiento de sus estados finales, es decir, podemos calcular Δ S A A ′ y Δ S B B ′ . Si el proceso es reversible, entonces Δ S A A ′ + Δ S B B ′ = 0 ; si no lo es, entonces Δ S A A ′ + Δ S B B ′ > 0 . Para decirlo de otra manera, el hecho de que la entropía sea una función de estado no significa que también deba conservarse.
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