Si la entropía es una función de estado, entonces ¿por qué se habla tanto de procesos reversibles como irreversibles?

Así que me estoy preparando para mi examen de pregrado en Termodinámica, y simplemente no puedo comprender la importancia de la reversibilidad frente a la irreversibilidad de un proceso en relación con la entropía. Quiero decir, si la entropía es una función de estado, y un sistema en el estado A tiene entropía S(A), y un sistema en el estado B tiene S(B), entonces, ¿qué nos importa si el camino entre ellos es reversible o irreversible?

Además, mi profesor ha dicho que en un ciclo irreversible el cambio de entropía no es cero. ¿Cómo puede ser eso si un ciclo se define teniendo exactamente el mismo estado que el inicio y el final, y la entropía es una función de estado?

Todo esto me confunde mucho, y realmente agradecería alguna aclaración.

Esto es lo que me resolvió la misma confusión cuando estaba en su punto: "Una función de estado NO es lo mismo que un potencial mecánico". Se parece mucho a uno, ¿no es así, con la definición de los diferentes caminos que puede tomar el sistema y todo eso? Entonces, ¿cuál es la diferencia? La diferencia es que en los problemas de potencial el potencial es la única cantidad física relevante. Determina completamente la dinámica del sistema. En termodinámica ese no es el caso. La física relevante en termodinámica es la transferencia de calor entre baños de temperatura, que es un proceso irreversible.
Mmm, gracias por el comentario. No estoy seguro de entender esto por completo, pero tiene toda la razón en que en mi cabeza traté estos dos, es decir, las funciones de estado y los potenciales matemáticos como lo mismo. Estoy bastante sorprendido de que no sean lo mismo, en realidad. Trataré de entender lo que estás diciendo aquí.

Respuestas (2)

También debes tener en cuenta el entorno. Si pasa del estado A al estado B a través de un proceso reversible, el cambio en la entropía del sistema cancela exactamente el cambio opuesto en la entropía del entorno; entonces, en general, no hay cambio en la entropía. Por otro lado, si fuera un proceso irreversible, el cambio de entropía del sistema (aunque igual que el caso reversible ya que es una función de estado), no cancela el cambio de entropía del entorno. Y en general hay un cambio positivo en la entropía del universo.

Además, en el caso reversible, puede relacionar directamente el cambio en la entropía del sistema con el calor transferido dividido de forma reversible por la temperatura del entorno. Pero en el caso irreversible, el calor transferido de manera irreversible no se puede usar para evaluar el cambio de entropía y necesitaría usar un proceso reversible equivalente con los mismos puntos finales de equilibrio.

¿Cómo debería funcionar esto? El proceso reversible cambia la entropía del sistema por dS_sys^irr=dQ/T, mientras que el proceso irreversible la cambia por dS_sys^rev > dQ/T. Así que hay una diferencia en los 2 valores. ¿La contribución del medio ambiente debería ser la misma, porque el medio ambiente es muy grande y consume energía de manera reversible (entonces siempre dS_env=-dQ/T)?
¿La contribución del medio ambiente debería ser la misma, porque el medio ambiente es muy grande y consume energía de manera reversible (entonces siempre dS_env=-dQ/T)? El cambio en la entropía total (sys+env) también es diferente (=0 para un proceso reversible y >0 para un proceso irreversible), entonces, ¿cómo puede la entropía ser una función de estado entonces?
La entropía total (sys + env) NO es una función de estado. Pero la entropía del sistema SOLAMENTE es una función de estado, lo que significa que no depende de cómo llegó a un estado, ya sea un camino reversible o irreversible, la entropía del sistema en ese estado será la misma.
Si la entropía total no es una función de estado y la entropía del sistema sí lo es, ¿implica eso que la entropía del entorno no es una función de estado?

  1. En caso de S ( A ) = S ( B ) hay muchos caminos para conectar A a B pero sólo uno que es reversible, es decir, puede viajar en ambos sentidos sin aumentar la entropía total del universo. Este resultado es muy importante en los procesos cíclicos.

  2. Su profesor habló de la entropía total del universo, no de la entropía del sistema que sufre un proceso cíclico.

Vea el Capítulo 4 de "Termodinámica e Introducción a la Termoestadística" de Herbert Callen, que tiene una excelente explicación sobre este tema.

En realidad, hay un número infinito de caminos reversibles, todos los cuales dan exactamente el mismo cambio de entropía.
Si la entropía es una función de estado, entonces ¿por qué se habla tanto de procesos reversibles como irreversibles?
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