{"id":41312,"date":"2019-09-26T20:23:47","date_gmt":"2019-09-26T19:23:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-entalpia-y-la-entropia-definicion\/"},"modified":"2020-01-14T14:13:59","modified_gmt":"2020-01-14T13:13:59","slug":"que-es-la-entalpia-y-la-entropia-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-entalpia-y-la-entropia-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda y la entrop\u00eda? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\n
La entalp\u00eda es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al contenido de calor total de un sistema. La entrop\u00eda es una medida del desorden, o de la energ\u00eda en un sistema para hacer el trabajo. Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
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\n
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\u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda?<\/span><\/h2>\n
\"potenciales<\/a>
Cuatro potenciales termodin\u00e1micos comunes.\u00a0H = U + pV<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

En termodin\u00e1mica, la entalp\u00eda es la medida de energ\u00eda en un sistema termodin\u00e1mico.\u00a0Es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al contenido de calor total de un sistema.\u00a0La\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0se define como la suma de la energ\u00eda interna\u00a0<\/span>E<\/span><\/strong>\u00a0m\u00e1s el producto de la presi\u00f3n\u00a0<\/span>py el<\/span><\/strong>\u00a0volumen\u00a0<\/span>V.<\/span><\/strong>\u00a0En muchos an\u00e1lisis termodin\u00e1micos aparece la suma de la energ\u00eda interna U y el producto de la presi\u00f3n py el volumen V, por lo tanto, es conveniente para dar a la combinaci\u00f3n un nombre, entalp\u00eda y un s\u00edmbolo distintivo, H.<\/span><\/p>\n

La entalp\u00eda es la expresi\u00f3n preferida de los cambios de energ\u00eda del sistema en muchas mediciones qu\u00edmicas, biol\u00f3gicas y f\u00edsicas\u00a0<\/span>a presi\u00f3n constante<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Es tan \u00fatil que est\u00e1 tabulado en las\u00a0<\/span>tablas de vapor<\/span><\/strong><\/a>\u00a0junto con\u00a0<\/span>un volumen\u00a0<\/span><\/a>espec\u00edfico<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0una energ\u00eda interna espec\u00edfica<\/a>\u00a0.\u00a0Es debido al hecho,\u00a0<\/span>simplifica la descripci\u00f3n de la transferencia de energ\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A presi\u00f3n constante, el cambio de entalp\u00eda es igual a la energ\u00eda transferida desde el medio ambiente a trav\u00e9s del calentamiento\u00a0<\/span>(Q = H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0u otro trabajo que no sea el trabajo de expansi\u00f3n.\u00a0Para un proceso de presi\u00f3n variable, la diferencia en entalp\u00eda no es tan obvia.<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Entalp\u00eda en unidades extensas<\/span><\/h2>\n
\"Propiedades<\/a>
Propiedades extensivas e intensivas del medio en el presurizador.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

H = U + pV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

La entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0es una cantidad extensa, depende del tama\u00f1o del sistema o de la cantidad de sustancia que contiene.\u00a0La unidad de entalp\u00eda del SI es el joule (J).\u00a0Es la energ\u00eda contenida dentro del sistema, excluyendo la energ\u00eda cin\u00e9tica de movimiento del sistema como un todo y la energ\u00eda potencial del sistema como un todo debido a los campos de fuerza externos.\u00a0Es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al\u00a0<\/span>contenido<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0calor total<\/strong>\u00a0de un sistema.<\/span><\/p>\n

Por otro lado, la energ\u00eda puede almacenarse en los enlaces qu\u00edmicos entre los \u00e1tomos que forman las mol\u00e9culas.\u00a0Este almacenamiento de energ\u00eda a nivel at\u00f3mico incluye energ\u00eda asociada con estados orbitales de electrones, esp\u00edn nuclear y fuerzas de uni\u00f3n en el n\u00facleo.<\/span><\/p>\n

La entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0est\u00e1 representada por el s\u00edmbolo\u00a0<\/span>H<\/span><\/strong>\u00a0, y el cambio en la entalp\u00eda en un proceso es\u00a0<\/span>H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Hay expresiones en t\u00e9rminos de variables m\u00e1s familiares como\u00a0<\/span>temperatura<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0<\/span>presi\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0dT + V (1-\u03b1T) dp<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Donde\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0es la\u00a0<\/span>capacidad calor\u00edfica a presi\u00f3n constante<\/span><\/strong>\u00a0y\u00a0<\/span>\u03b1<\/span><\/em><\/strong>\u00a0es el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica (c\u00fabica).\u00a0Para gas ideal \u03b1T = 1 y por lo tanto:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0dT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

<\/div>\n

Ejemplo: Pist\u00f3n sin fricci\u00f3n – Calor – Entalp\u00eda<\/span><\/h2>\n
\"Entalp\u00eda<\/a>
Calcule la temperatura final, si se agregan 3000 kJ de calor.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un pist\u00f3n sin fricci\u00f3n se utiliza para proporcionar una presi\u00f3n constante de\u00a0<\/span>500 kPa<\/span><\/strong>\u00a0en un cilindro que contiene vapor de agua (\u00a0<\/span>vapor sobrecalentado<\/span><\/a>\u00a0) de un volumen de\u00a0<\/span>2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0\u00a0a\u00a0<\/span>500 K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Calcule la temperatura final, si\u00a0se agregan\u00a0<\/span>3000 kJ<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span>calor<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Soluci\u00f3n:<\/span><\/strong><\/p>\n

Usando\u00a0<\/span>tablas de vapor<\/span><\/a>\u00a0, sabemos que la\u00a0<\/span>entalp\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0de dicho vapor (500 kPa; 500 K) es de aproximadamente\u00a0<\/span>2912 kJ \/ kg<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Como en esta condici\u00f3n el vapor tiene una densidad de 2.2 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, entonces sabemos que hay alrededor de\u00a0<\/span>4.4 kg de vapor<\/span><\/strong>\u00a0en el pist\u00f3n a una entalp\u00eda de 2912 kJ \/ kg x 4.4 kg =\u00a0<\/span>12812 kJ<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Cuando usamos simplemente\u00a0<\/span>Q = H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, la entalp\u00eda de vapor resultante ser\u00e1:<\/span><\/p>\n

H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0= H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0+ Q =\u00a0<\/span>15812 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

De\u00a0<\/span>las mesas de vapor<\/span><\/strong>\u00a0, dicho vapor sobrecalentado (15812 \/ 4.4 = 3593 kJ \/ kg) tendr\u00e1 una temperatura de\u00a0<\/span>828 K (555 \u00b0 C)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Dado que en esta entalp\u00eda el vapor tiene una densidad de 1.31 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, es obvio que se ha expandido aproximadamente 2.2 \/ 1.31 = 1.67 (+ 67%).\u00a0Por lo tanto, el volumen resultante es 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0x 1.67 = 3.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0y \u2206V = 3.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0– 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 1.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La\u00a0parte\u00a0<\/span>p\u2206V<\/span><\/strong>\u00a0de la entalp\u00eda, es decir, el trabajo realizado es:<\/span><\/p>\n

W = p\u2206V = 500 000 Pa x 1.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 670 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
\n
<\/div>\n

\u00bfQu\u00e9 es la entrop\u00eda?<\/span><\/h2>\n

En termodin\u00e1mica y f\u00edsica estad\u00edstica, la\u00a0<\/span>entrop\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0es una medida cuantitativa del desorden, o de la energ\u00eda en un sistema para hacer el trabajo.<\/span><\/p>\n

En f\u00edsica estad\u00edstica, la entrop\u00eda es una medida del desorden de un sistema.\u00a0A lo que se refiere el trastorno es realmente el\u00a0<\/span>n\u00famero de configuraciones microsc\u00f3picas<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>W<\/span><\/strong>\u00a0, que puede tener un sistema termodin\u00e1mico cuando est\u00e1 en un estado especificado por ciertas variables macrosc\u00f3picas (\u00a0<\/span>volumen<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>energ\u00eda<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>presi\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0<\/span>temperatura<\/span><\/a>\u00a0).\u00a0Por “estados microsc\u00f3picos”, nos referimos a los estados exactos de todas las mol\u00e9culas que componen el sistema.<\/span><\/p>\n

Matem\u00e1ticamente, la definici\u00f3n exacta es:<\/span><\/p>\n

Entrop\u00eda = (constante de Boltzmann k) x logaritmo del n\u00famero de estados posibles<\/span><\/strong><\/p>\n

S = k\u00a0<\/span>B<\/span><\/sub>\u00a0logW<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Esta ecuaci\u00f3n, que relaciona los detalles microsc\u00f3picos, o microestados, del sistema (a trav\u00e9s de\u00a0<\/span>W<\/span><\/em>\u00a0) con su estado macrosc\u00f3pico (a trav\u00e9s de la\u00a0<\/span>entrop\u00eda\u00a0<\/span>S<\/span><\/em><\/strong>\u00a0), es la idea clave de la mec\u00e1nica estad\u00edstica.\u00a0En un sistema cerrado, la entrop\u00eda nunca disminuye, por lo que en el Universo la entrop\u00eda aumenta irreversiblemente.\u00a0En un sistema abierto (por ejemplo, un \u00e1rbol en crecimiento), la entrop\u00eda puede disminuir y el orden puede aumentar, pero solo a expensas de un aumento de la entrop\u00eda en otro lugar (por ejemplo, en el Sol).<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Unidades de entrop\u00eda<\/span><\/h2>\n

El SI\u00a0<\/span>unidad para la entrop\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0es\u00a0<\/span>J \/ K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Seg\u00fan Clausius, la entrop\u00eda se defini\u00f3 mediante el cambio en la entrop\u00eda S de un sistema.\u00a0El cambio en la entrop\u00eda S, cuando se le agrega una cantidad de calor Q mediante un proceso reversible a temperatura constante, viene dado por:<\/span><\/p>\n

\"Entrop\u00eda-<\/a><\/p>\n

Aqu\u00ed\u00a0<\/span>Q<\/span><\/strong>\u00a0es la\u00a0<\/span>energ\u00eda transferida<\/span><\/strong>\u00a0como calor hacia o desde el sistema durante el proceso, y T es la temperatura del sistema en grados Kelvin durante el proceso.\u00a0Si suponemos un\u00a0<\/span>proceso isot\u00e9rmico<\/span><\/strong>\u00a0reversible\u00a0, el cambio de entrop\u00eda total viene dado por:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

En esta ecuaci\u00f3n, el\u00a0<\/span>cociente Q \/ T<\/span><\/strong>\u00a0est\u00e1 relacionado con el aumento del desorden.\u00a0Mayor temperatura significa mayor aleatoriedad de movimiento.\u00a0A temperaturas m\u00e1s bajas, la adici\u00f3n de calor Q provoca un aumento fraccional sustancial en el movimiento molecular y la aleatoriedad.\u00a0Por otro lado, si la sustancia ya est\u00e1 caliente, la misma cantidad de calor Q agrega relativamente poco al mayor movimiento molecular.<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Ejemplo<\/span><\/h2>\n

Calcule el\u00a0<\/span>cambio en la entrop\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0de 1 kg de hielo a 0 \u00b0 C, cuando se derrite reversiblemente en agua a 0 \u00b0 C.<\/span><\/p>\n

Dado que es un proceso isot\u00e9rmico, podemos usar:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

por lo tanto, el cambio de entrop\u00eda ser\u00e1:<\/span><\/p>\n

\u2206S = 334 [kJ] \/ 273.15 [K] =\u00a0<\/span>1.22 [kJ \/ K]<\/span><\/strong><\/p>\n

donde se requieren 334 kilojulios de calor para derretir 1 kg de hielo (calor de fusi\u00f3n latente = 334 kJ \/ kg) y este calor se transfiere al sistema a 0 \u00b0 C (273,15 K).<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Diagramas Ts<\/span><\/h2>\n
\"Diagrama<\/a>
Diagrama Ts del ciclo de Rankine<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

En general, las fases de una sustancia y las relaciones entre sus propiedades se muestran m\u00e1s com\u00fanmente en\u00a0<\/span>los diagramas de propiedades<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Se ha definido una gran cantidad de propiedades diferentes y existen algunas dependencias entre las propiedades.<\/span><\/p>\n

Un\u00a0<\/span>diagrama de temperatura-entrop\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0(\u00a0diagrama\u00a0<\/strong><\/span>Ts<\/span><\/strong>\u00a0) es el tipo de diagrama m\u00e1s utilizado para analizar los ciclos del sistema de transferencia de energ\u00eda.\u00a0Se utiliza en termodin\u00e1mica para visualizar cambios en la temperatura y entrop\u00eda espec\u00edfica durante un proceso o ciclo termodin\u00e1mico.<\/span><\/p>\n

Esto se debe a que el\u00a0<\/span>trabajo<\/span><\/strong>\u00a0realizado por o en el sistema y el\u00a0<\/span>calor agregado<\/span><\/strong>\u00a0o\u00a0<\/span>eliminado<\/span><\/strong>\u00a0del sistema se pueden visualizar en el\u00a0<\/span>diagrama Ts<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Seg\u00fan la definici\u00f3n de entrop\u00eda, el\u00a0<\/span>calor<\/span><\/strong>\u00a0transferido hacia o desde un sistema es igual al\u00a0<\/span>\u00e1rea bajo la curva Ts<\/span><\/strong>\u00a0del proceso.<\/span><\/p>\n

dQ = TdS<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Un\u00a0<\/span>proceso isentr\u00f3pico<\/span><\/strong>\u00a0se representa como una\u00a0<\/span>l\u00ednea vertical<\/span><\/strong>\u00a0en un diagrama Ts, mientras que un proceso isot\u00e9rmico es una l\u00ednea horizontal.\u00a0En un estado idealizado, la compresi\u00f3n es una bomba, la compresi\u00f3n en un compresor y la expansi\u00f3n en una turbina son procesos isoentr\u00f3picos.\u00a0Por lo tanto, es muy \u00fatil en ingenier\u00eda de energ\u00eda, porque estos dispositivos se usan en ciclos termodin\u00e1micos de plantas de energ\u00eda.<\/span><\/p>\n

Tenga en cuenta que los supuestos isentr\u00f3picos solo son aplicables con ciclos ideales.\u00a0Los ciclos termodin\u00e1micos reales tienen p\u00e9rdidas de energ\u00eda inherentes debido a la ineficiencia de los compresores y las turbinas.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La entalp\u00eda es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al contenido de calor total de un sistema. La entrop\u00eda es una medida del desorden, o de la energ\u00eda en un sistema para hacer el trabajo. Ingenieria termal \u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda? Cuatro potenciales termodin\u00e1micos comunes.\u00a0H = U + pV En termodin\u00e1mica, la entalp\u00eda es la medida de … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la entalp\u00eda y la entrop\u00eda? Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"La entalp\u00eda es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al contenido de calor total de un sistema. La entrop\u00eda es una medida del desorden, o de la energ\u00eda en un sistema para hacer el trabajo. 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