Ejercicios de termodinámica - Respuesta al ejercicio 8

El proceso es irreversible, pero vamos a imaginar un proceso reversible a presión constante. Tenemos entonces para la variación de entropía del agua :



y para la variación de entropía del foco:

ΔU = Q + W = Q - PΔV ⇒ Q = ΔU + PΔV = ΔH = m·C_p·ΔT

con lo que, sustituyendo los valores conocidos :



Finalmente, la variación de entropía del universo será la suma de variaciones de entropía del agua y del foco, es decir:

(δS)_TOT = ΔS_a + ΔS_F = cal / ºK + (- 268 cal / ºK) = 44 cal / ºK

En el segundo caso la variación de entropía del agua es la misma que en el primero puesto que S es una función de punto y no importa el camino tomado para pasar de Ti a Tf. La variación de entropía de los focos será ahora :



Con lo que resulta para la variación de entropía del universo:

(ΔS)_TOT = ΔS_a + ΔS_F1 + ΔS_F2 = 312 cal / ºK + (- 154,80 cal / ºK) + (- 134,05 cal / ºK) = 23,15 cal / ºK

Podemos observar, según los cálculos desarrollados que en el primer proceso hay mas variación de entropía en el universo que en el segundo. Un cambio nulo de la entropía del universo tendrá lugar en un proceso en el que el agua se encontrara en contacto con un número infinito de focos caloríficos con temperaturas que fueran paulatinamente en aumento desde T_i hasta T_f.