He leído que el proceso adiabático es isentrópico porque no hay intercambio de calor en un proceso adiabático y, por lo tanto, no hay cambio en la entropía.
Pero mi pregunta es: incluso en un proceso adiabático, se puede hacer trabajo. Tomemos un ejemplo de un recipiente adiabático con un pistón adjunto. Ese recipiente no intercambia calor, pero se puede realizar trabajo tirando hacia adentro o hacia afuera del pistón.
Si el volumen del sistema cambia, ¿no cambia también la entropía, incluso en un proceso adiabático reversible?
EDITAR: Sé que el cambio de entropía se define como el cambio de calor dividido por la temperatura. Como no hay cambio de calor en un proceso adiabático, la entropía es cero. Mi pregunta es diferente: cómo veo la entropía: es una medida de los diferentes microestados en los que puede estar un sistema. Entonces, incluso si no hay intercambio de calor, ¿no puede aumentar la cantidad de microestados térmicamente alcanzables si aumentamos el volumen al permitir que el sistema haga trabajo de volumen? ¿Por qué solo se considera el intercambio de calor como un mecanismo para el cambio de entropía?
Por definición, un sistema adiabático reversible tiene .
También sabemos lo siguiente del Teorema de Clausius:
Entonces es fácil ver que no puede haber cambio en la entropía.
Tenga en cuenta que los sistemas adiabáticos irreversibles PUEDEN ver un cambio en la entropía porque en ese caso la ecuación anterior ya no es una igualdad sino una desigualdad:
Considere un proceso isentrópico (proceso adiabático idealista, sin fricción), en el que aumenta el volumen de un sistema. Para que eso suceda, la energía interna del sistema disminuiría porque el sistema estaría realizando trabajo. Por lo tanto, cualquier ganancia en la cantidad de microestados disponibles a partir de un aumento en el volumen se ve anulada por la pérdida de energía interna del sistema, lo que disminuye la cantidad de microestados (una temperatura más baja significa que velocidades moleculares más pequeñas significan menos microestados).
De manera similar, la disminución isoentrópica del volumen de un sistema parecería disminuir el número de microestados, pero se debe realizar trabajo en el sistema para que ocurra este cambio, lo que provoca un aumento en la energía interna del sistema, lo que contrarresta la disminución de volumen y mantiene el mismo número de microestados.
Si entiendo la pregunta, se pregunta cómo justificar la afirmación de que un proceso adiabático (reverible) es isentrópico desde el punto de vista de la mecánica estadística (la definición clásica de termodinámica tiene sentido para usted). Comencemos entonces con la relación entrópica fundamental, S = S (U, V, N), donde U representa energía, V volumen, N número de partículas. En muchos textos de mecánica estadística encontrará la definición explícita de S para un sistema de partículas (bajo los supuestos simplificadores habituales). En su ejemplo, N es constante, pero U y V no lo son: me encantaría ayudarlo más si es necesario, pero si observara la expresión de S como una función de V y N, esto solo respondería su pregunta. Creo que la discusión en los procesos isentrópicos será útil.
Otros respondieron la pregunta pero quería corregir algo que dijiste:
He leído que el proceso adiabático es isentrópico porque no hay intercambio de calor en un proceso adiabático y, por lo tanto, no hay cambio en la entropía.
Esto no es cierto. Dos comentarios en particular:
qmecanico