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20.3: A diferencia del calor, la entropía es una función de estado

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    Integrales circulares

    Debido a que la entropía es una función de estado, se integra a cero sobre cualquier ruta circular volviendo a las condiciones iniciales, al igual que\(U\) y\(H\):

    \[\oint dS =0 \nonumber \]

    \[\oint dH =0 \nonumber \]

    \[\oint dU =0 \nonumber \]

    Como se discutió anteriormente, podemos usar este hecho para volver a visitar la ruta circular de isoterma + isóchora + adiabat (Figura 20.3.1 ).

    20.3.1.svg
    Figura 20.3.1 : A: expansión isotérmica, b:adiabat, c:IsoChore (CC BY-NC; Ümit Kaya vía LibreTexts)

    A lo largo del adiabat B y la isócura C:

    • No hay transferencia de calor a lo largo del adiabat B:

    \[q_{rev,B} = 0 \nonumber \]

    • No hay trabajo a lo largo de la isóchora C:

    \[\delta w=0 \nonumber \]

    • Pero la temperatura cambia de\(T_2\) atrás a\(T_1\). Esto requiere calor:

    \[q_{rev,C}=C_V\Delta T \nonumber \]

    A lo largo de la isoterma A:

    • Hemos visto que

    \[q_{rev,A} = nRT \ln \dfrac{V_2}{V_1} \nonumber \]

    Las cantidades q rev, A, q rev, B, y q rev, C no son las mismas, lo que una vez más subraya que el calor es una función path. ¿Qué tal la entropía?

    Primero, considere los caminos combinados de B y C:

    \[q_{rev,B+C} = \int _{T_2}^{T_1} C_v dT \nonumber \]

    \[\int dS_{B+C} = \int \dfrac{dq_{rev,B+C}}{T} = \int _{T_2}^{T_1} \dfrac{C_v}{T} dT \nonumber \]

    Habíamos visto esta integral antes de la Sección 19-6, aunque desde\(T_1\) hasta\(T_2\):

    \[\Delta S_{B+C} = nR\ln \dfrac{V_2}{V_1} \label{19.21} \]

    (El signo de aviso en la ecuación\ ref {19.21} es positivo)

    A lo largo de la isoterma A:

    \[q_{rev,A} = nRT \ln\frac{V_2}{V_1} \nonumber \]

    \(T\)es una constante para que podamos\(q_{rec,A}\) dividirnos\(T\) para obtener\(\Delta S_A\):

    \[\Delta S_A = nR\ln \dfrac{V_2}{V_1} \nonumber \]

    Tomamos dos caminos diferentes para conseguir inicio y fin en los mismos puntos. Ambos caminos tuvieron el mismo cambio en la entropía. Claramente la entropía es una función de estado mientras que no lo\(q_{rev}\) es.


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