Estoy completamente confundido con la siguiente afirmación sobre el proceso isentrópico: “Si el proceso isentrópico es adiabático, no puede ser sino reversible”. ¿Alguien me lo puede explicar con un ejemplo?

Answer 1

En un curso llamado ‘Termodinámica’ en edX, el profesor Gaitonde ha explicado la relación entre procesos isentrópicos, adiabáticos y reversibles de la manera más simple posible.

Según la desigualdad de Clausius, el cambio en la entropía ([matemática] \ triángulo S [/ matemática]) para cualquier proceso siempre debe exceder o como máximo ser igual a [matemática] \ int {\ frac {dQ} {T}} [ / math] sobre el proceso, si podemos evaluarlo. Califiquemos la diferencia entre el cambio en la entropía ([matemática] \ triángulo S [/ matemática]) y [matemática] \ int {\ frac {dQ} {T}} [/ matemática] como ‘entropía producida’. La expresión (para un proceso) se da a continuación:

[matemáticas] S_p = \ triángulo S – \ int {\ frac {dQ} {T}} \ qquad [/ matemáticas] (1)

donde [math] S_p [/ math] es la entropía producida, [math] dQ [/ math] es la interacción de calor a través del límite del sistema en consideración y [math] T [/ math] es la temperatura en el límite. La entropía producida ([math] S_p [/ math]) es cero cuando el proceso es reversible, de lo contrario es positivo.

A continuación se muestra la ecuación (1) en forma diferencial:

[matemáticas] dS = \ frac {dQ} {T} + dS_p \ qquad [/ matemáticas] (2)

La siguiente tabla muestra los valores que puede tener cada uno de los términos en la ecuación (2):

Por lo tanto, los procesos isentrópicos, adiabáticos y reversibles son independientes entre sí. Pocos ejemplos:

1. El proceso puede ser adiabático pero no isentrópico y reversible.

([matemática] \ frac {dQ} {T} = 0, dS> 0, dS_p> 0 [/ matemática])

2. El proceso puede ser isentrópico pero no adiabático y reversible.

([matemática] \ frac {dQ} {T} 0 [/ matemática])

Pero si establece dos de los términos en la ecuación (2) como cero, el tercer término debe ser cero. Por lo tanto,

a. El proceso isentrópico y adiabático tiene que ser reversible.

si. El proceso isentrópico y reversible tiene que ser adiabático.

C. El proceso reversible y adiabático debe ser isentrpic.

Answer 2

La desigualdad de Clausius nos da la siguiente relación:

dS [matemáticas] \ geqslant [/ matemáticas] [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T

En condiciones ideales reversibles, obtenemos

dS = [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T

Para cualquier proceso del mundo real, obtenemos:

dS> [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T

dS = [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T + I

El cambio de entropía tiene dos partes que contribuyen a ello:

1. Transferencia de entropía: se produce en forma de transferencia de calor o transferencia de masa
2. Generación de entropía debido a irreversibilidades.

La primera parte ([matemática] \ delta [/ matemática] Q / T), es decir, la transferencia de entropía puede ser positiva, negativa o 0, dependiendo de la dirección del flujo. Si entra calor, la entropía aumenta y viceversa.

La segunda parte, la generación de entropía (I) es siempre distinta de cero y positiva para un sistema que experimenta un proceso en el mundo real. Esta generación de entropía se produce debido a irreversibilidades que tiene muchas fuentes (fricción, turbulencia, etc.). Para un proceso reversible, la segunda parte ‘I’ será 0.

Ahora llegando a la afirmación “Si el proceso isentrópico es adiabático, no puede ser sino reversible”, analicemoslo.

Proceso isentrópico: esto significa que es un proceso de entropía constante, o el cambio en la entropía es 0, dS = 0.

Adiabático: esto significa que no hay transferencia de calor. Si no hay transferencia de calor, no habrá transferencia de entropía ([matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q = 0 implica [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T = 0).

Ahora, si estas dos partes son 0, ¿qué sucede?

dS = [matemáticas] \ delta [/ matemáticas] Q / T + I

0 = 0 + I

Esto implica I = 0, lo que significa que las irreversibilidades son 0, lo que significa que el proceso es reversible.

Entonces, si tiene un proceso isentrópico (dS = 0), que es adiabático ([matemática] \ delta [/ matemática] Q = 0), implica que ese proceso será reversible.

PD: esta afirmación es importante, porque siempre puedes tener un proceso isentrópico que no sea adiabático, pero ese proceso será irreversible.

Para un proceso isentrópico, dS = 0. Ahora hay dos posibilidades:

1. [matemática] \ delta [/ matemática] Q / T = I = 0 – Esto representa adiabático ([matemática] \ delta [/ matemática] Q = 0), proceso reversible (I = 0).
2. O, – [matemática] \ delta [/ matemática] Q / T = I. Esto representa un proceso donde el calor [matemática] \ delta [/ matemática] Q se transfiere a temperatura constante T, de modo que la transferencia de entropía es igual a La entropía generada.

Lea esto para obtener una explicación más detallada:

La respuesta de Karthik Naicker a Un adiabático reversible es siempre un proceso isentrópico pero un proceso isentrópico no puede ser un proceso adiabático reversible ¿por qué?

Answer 3

Significa que si un flujo es isentrópico y adiabático, entonces debe ser reversible. Por ejemplo, si reduce gradualmente un flujo y luego permite que se amplíe a sus condiciones originales, entonces ha revertido ese cambio. Adiabático significa que el contenido de calor no ha cambiado, porque el calor tardaría un tiempo en intercambiarse. Isentrópico significa que la entropía del flujo también se conserva, principalmente porque la densidad del gas que fluye se ha mantenido constante. (En otras palabras, la velocidad del gas ha aumentado lo suficiente como para compensar la reducción en el área).

Answer 4

El proceso isentrópico se define como el proceso con entropía constante, es decir, el cambio en la entropía es cero.

La entropía del sistema se puede aumentar mediante

1. Interacción de calor
2. Interacción masiva
3. Irriversibilidad (generación de entropía)

Si consideramos un proceso adiabático en condiciones de equilibrio estático, la interacción de calor y la interacción de masa del sistema es cero. Entonces, el único parámetro que puede causar un cambio en la entropía es la irriversibilidad. Por lo tanto, para que el proceso adiabático sea isentrópico, el proceso debe ser reversible.

Answer 5

Tienes :

Delta S = Integral [dQrev / T] [1] —-> [2]

Adiabático y reserible hacen que Delta S sea igual a 0.0.

Adiabático + Reversible <=========> Isentrópico