1.1.7. Entropía



Podemos definir la entropía como una magnitud física que calcula aquella energía que existe en un determinado sistema, pero que no es utilizable, es decir que no puede usarse para realizar un trabajo o esfuerzo. 

  En la termodinámica la entropía figura como una especie de desorden de todo aquello que es sistematizado, dicho de otra manera, la entropía describe el grado en el que los átomos, las moléculas o los iones se distribuyen, en forma desordenada, en una región del espacio. De este modo se puede decir que si el incremento de entropía es positivo, los productos presentan un mayor desorden molecular (mayor entropía) que los reactivos. En cambio, cuando el incremento es negativo, los productos son más ordenados.

  Además, supone que de ese caos o desorden existente en un sistema surja una situación de equilibrio u homogeneidad que, a pesar de ser diferente a la condición inicial, suponga que las partes se hallen ahora igualadas o equilibradas.

  Las unidades de la entropía, en el Sistema Internacional, son el J/K (o Clausius) o J/K*mol, para un mol de sustancia, y se representa mediante la letra S. Los valores de entropía que se registran para las diferentes sustancias se dan para 1 atm y 25° C; estos valores se denominan entropías estándar (S°).



Tabla: Entropías estándar a 25° C y 1 atm.
Comp.
S°
J/(mol*K)
Comp.
S°
J/(mol*K)
H (g)
114,6
HF (g)
173,8
H2 (g)
130,7
HCl (g)
186,9
O2 (g)
250,0
HBr (g)
198,7
O3 (g)
237,6
HI (g)
206,6
Cl2 (g)
222,9
H2S (g)
205,8
Br2 (g)
245,2
NO (g)
210,8
Br2 (l)
152,3
NO2 (g)
240,1
I2 (g)
260,6
CaO (s)
39,7
I2 (s)
116,7
CaCO3 (s)
92,9
N2 (g)
191,5
CH4 (g)
186,3
H2O (g)
188,8
C2H2  (g)
200,9
H2O (l)
69,9
C2H4 (g)
219,4
H2O2 (l)
109,6
C2H6 (g)
229,2
CO (g)
197,9
C3H8 (g)
270,3
CO2 (g)
213,6
C6H6 (g)
269,2
NH3 (g)
192,5
C6H6 (l)
173,4
C (Diamante)
2,44
Ne (g)
146,2


Calculo de variaciones de entropía:
·         Proceso isotérmico: Cuando la temperatura es constante se saca fuera de la integral y quedaría de la siguiente manera:
S1-S2=Q1->2/T

·         Proceso no isotérmico: En muchos procesos, la absorción reversible de calor esta acompañada por un cambio de temperatura, es este caso expresamos el calor en función de la temperatura integramos y obtendremos:
         En un proceso a volumen constante:     S2 -S1 = cv ln T2/T1

        En un proceso a presión constante:       S2 -S1 = cp ln T2/T1

·         Proceso adiabático: En un proceso adiabático como no existe transferencia de calor la variación de entropías es cero.


Reversibilidad e irreversibilidad de la entropía.
La entropía global del sistema es la entropía del sistema considerado más la entropía de los alrededores.
Si se trata de un proceso reversible, el calor que el sistema absorbe o desprende es igual al trabajo realizado. Pero esto es una situación ideal, ya que para que esto ocurra los procesos han de ser extraordinariamente lentos, y esta circunstancia no se da en la naturaleza. Para llevar al sistema nuevamente a su estado original, hay que aplicarle un trabajo mayor.
Como los procesos reales son siempre irreversibles, siempre aumentará la entropía. Así como la energía no puede crearse ni destruirse, la entropía puede crearse pero no destruirse.
En el caso de sistemas cuyas dimensiones sean comparables a las dimensiones de las moléculas, la diferencia entre calor y trabajo desaparece y, por tanto, parámetros termodinámicos como la entropía, la temperatura y otros no tienen significado. 


PROBLEMAS:
1.    En cada uno de los siguientes pares de sustancias elija la que tenga la mayor entropía a 25°C.
a)    Li (s) o Li (l)
b)    Ar (g)  o Xe (g)
c)    CO (g) o CO2 (g)
d)    Grafito o diamante
e)    NO2 (g) o N2O4 (g)
2.    Acomode las siguientes sustancias en orden de entropía creciente (1 mol de cada sustancia) a 25 °C.
a)    Ne (g)
b)    SO2 (g)
c)    NaCl (s)
d)    NH3 (g)
3.    Calcule el cambio de entropía estándar para las siguientes reacciones a 25° C.
a)    S (s) + O2 (g)                            SO2 (g)
b)    MgCO3 (s)                           MgO (s) + CO2 (g)
c)    H2 (g) + CuO (s)                           Cu (s) + H2O (g)

4.    Tenemos una habitación ordenada (Sistema Inicial). Ahora la desordenamos, tiramos la ropa, muebles, libros, peluches, etc. Hemos cambiado el sistema inicial y ahora tengo una habitación desordenada (Sistema final).

Si quieres colocar las cosas para que esté la habitación ordenada te costará más o menos trabajo, en función de lo desordenada que acabara la habitación. Más desordenada implica que necesito más trabajo para volver a ordenarla (volver al sistema inicial).

La habitación al principio tenía muy poco entropía, ya que estaba bastante ordenada, pero después del proceso (desordenarla) aumentó la entropía.

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