Question

Se transfiere calor, en una cantidad de 138 kJ, directamente de un depósito caliente a 1.200 K a un depósito frío a 600 K. Calcule el cambio de entropía de los dos depósitos y determine si se satisface el principio de incremento de entropía.

Answer 1

- En la naturaleza se puede observar como un cuerpo caliente o de temperatura mayor (T₁) transfiere calor a un cuerpo frío o de menor temperaura (T₂). 

- Esta transferencia de calor produce un cambio de entropía (ΔS) en ambos cuerpos, disminuyendo la entropía (ΔS₁) en el de mayor temperatura y aumentando la entropía en el de menor temperatura (ΔS₂)

- El cambio de entropía entre ambos cuerpos esta dada por las siguientes expresiones:

   ΔS₁ = - Q /T₁ (Ecuación 1) y  S₂ = + Q /T₂ (Ecuación 2)

- Sustituyendo valores y resolviendo, se tiene:
 
   ΔS₁ = - 138 kJ/1200 °K  ⇒ ΔS₁ = - 0,115 kJ/°K

   ΔS₂ = + 138kJ/600°K     ⇒ ΔS₂ = + 0,230 kJ/°K

- El cambio de Entropia Neta (ΔSn) entre los dos cuerpos, viene dada por la relación: 

   ΔSn = Q (T₁ - T₂) / T₁ x T₂ (Ecuación 3)

- Sustituyendo los valores en la Ecuación 3, resulta:
 
   ΔSn = 138 kJ (1200 °K - 600 °K)/ (1200°K x 600°K) ⇒ ΔSn = 0,115 kJ  

- De los resultados se puede deducir que existe un incremento de la entropía entre ambos cuerpos igual a 0,115 kJ.