Biofísica 3. Termodinámica 44 Segundo principio

Segundo principio 44. Un kilogramo de hielo a 0°C se funde hasta transformarse totalmente en agua líquida a 0°C en un ambiente a 20°C.

a. ¿Cuánto ha variado la entropía del hielo?

Para T = constante (temperatura de fusión del hielo)

ΔS_H  = Q_H / T_H

donde

ΔS_H  = variación de entropía del hielo

Q_H = Calor absorbido por el Hielo = m * Lv = 1.000 gr * 80 cal/gr = 80.000 cal

T_H = temperatura de fusión del hielo = 0ºC + 273ºC = 273 ºK

Reemplazando

ΔS_H  =80.000 cal / 273º K = 293 cal/ºK < ---------- variación de la entropía del hielo

b. ¿Cuánto ha variado la entropía del Universo?

ΔS_U = ΔS_H + ΔS_F

donde

ΔS_U  = variación de entropía del universo

ΔS_H  = variación de entropía del hielo

ΔS_F  = variación de entropía de la fuente

Variación de entropía de la fuente

Para T = constante (temperatura de la fuente)

ΔS_F  = Q_F / T_F

donde

ΔS_F  = variación de entropía de la fuente

Q_F = Calor cedido por la fuente = - absorbido por el Hielo = -Q_H = - 80.000 cal

T_F= temperatura de la fuente = 20ºC + 273ºC = 293 ºK

Reemplazando

ΔS_F  =-80.000 cal / 293º K = - 273 cal/ºK < ---------- variación de la entropía de la fuente

Reemplazando en la entropía del universo

ΔS_U =293 cal/ºK - 273 cal/ºK = 20 cal/ºK < --------- variación de la entropía del universo

c. ¿Cómo debería procederse para realizar el mismo proceso en forma reversible?

Para que el proceso sea reversible la temperatura ambiente debería ser cero grado, y aun así todo el hielo se transforme en agua