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Historia de la entropía
historia de la entropía, esencialmente, está el desarrollo de las ideas dispuestas para entender teóricamente de porqué cierta cantidad de energía funcional lanzó reacciones de la combustión se pierde siempre a la disipación o a la fricción, es decir. inutilizable. En esta dirección, en el ingeniero 1698 Thomas Savery construyó el primer motor. Pronto otros siguieron, como Motor de Newcomen [1712] y el Cugnot triciclo del vapor [1769]. Estos motores tempranos, sin embargo, eran ineficaces convirtiendo menos de de dos por ciento una energía de la entrada en trabajo útil salida. Esencialmente, la energía útil mucha fue disipada o perdida en qué se parecía como un estado de la aleatoriedad inmensurable. Durante los dos siglos próximos, los físicos comenzaron a alzaprimar lejos en este rompecabezas de la energía perdida; el resultado era el concepto de entropía.
En el 1850s temprano, Rudolf Clausius comenzó a poner el concepto de la "energía dada vuelta a la basura" en un pie diferenciado. Esencialmente, él dispuso el concepto del sistema termodinámico y colocado la discusión que en cualquier proceso irreversible a la cantidad pequeña de energía térmica δQ se disipa incremental a través del límite del sistema.
Específicamente, en Clausius 1850 publicado su primera memoria en la cual él presentó una discusión verbal en cuanto a porqué el teorema de Carnot, proponiendo la equivalencia del calor y del trabajo, es decir. Q = W, no estaba perfectamente correcto y pues tales él necesitarían la enmienda. En 1854, estados de Clausius: "En mi memoria "en la fuerza móvil del calor, &c.", he demostrado que el teorema de la equivalencia del calor y del trabajo, y el teorema de Carnot, no son mutuamente exclusiva, por ése, por una modificación pequeña del último, que no afecta su principio, ellos puedo ser traído en acuerdo. "Esta modificación pequeña en el último es qué se convirtió en segunda ley de la termodinámica.
definición 1854
En su memoria 1854, Clausius primero desarrolla los conceptos de trabajo interior, es decir. "los que los átomos del cuerpo ejercen sobre uno a", y trabajo exterior, es decir. "ése que se presentan de las influencias extranjeras que el cuerpo puede ser expuesto", que puede actuar en un cuerpo de trabajo del líquido o del gas, funcionando típicamente para trabajar un pistón. Él entonces discute los tres tipos de calor por los cuales Q puede ser dividido:
1. Calor empleado en el aumento del calor que existe realmente en el cuerpo.
2. Calor empleado en producir el trabajo interior.
3. Calor empleado en producir el trabajo exterior.
Edificio en esta lógica, y después de una presentación matemática del primer teorema fundamental, Clausius entonces nos presenta con la primera formulación matemática de la entropía, aunque a este punto en el desarrollo de sus teorías lo llama "equivalencia-valor", muy probablemente tan para tener relación a equivalente mecánico del calor cuál se convertía en ese entonces. Él indica:[1]
teorema en segundo lugar fundamental en el mecánico teoría del calor puede ser declarado así: Si dos transformaciones que, sin hacer necesario ningún otro cambio permanente, pueden substituir mutuamente uno otro, se llamen equivalente, entonces las generaciones de la cantidad de calor Q de trabajo en la temperatura t , tiene equivalencia-valor:
y el paso de la cantidad de calor Q de temperatura T1 a la temperatura T2, tiene el equivalencia-valor:
en donde T es una función de la temperatura, independiente de la naturaleza del proceso por el cual la transformación es efectuada.
Ésta es la primera formulación matemática de la entropía; a este punto, sin embargo, Clausius todavía no había puesto el concepto con la entropía de la etiqueta como la sabemos actualmente; esto vendría en el siguiente varios años.[2] En terminología moderna, pensamos en este equivalencia-valor como "entropía", simbolizado cerca S. Así, usando la descripción antedicha, podemos calcular el cambio Δ de la entropíaS para el paso de la cantidad de calor Q de temperatura T1, a través de "cuerpo trabajo" del líquido (véase motor de calor), que era típicamente un cuerpo del vapor, a la temperatura T2 como se muestra abajo:
Si hacemos la asignación:
Entonces, el cambio de la entropía o el "equivalencia-valor" para esta transformación es:
cuál iguala:
y descomponiendo en factores hacia fuera Q, tenemos la forma siguiente, como fue derivado por Clausius:
definición 1856
En 1856, Clausius indicado qué él llamó "el teorema en segundo lugar fundamental en teoría mecánica del calor"en la forma siguiente:
donde N es el "equivalencia-valor" de todo uncompensated las transformaciones implicadas en un proceso cíclico. Este equivalencia-valor era una formulación precursory de la entropía.[3]
definición 1862
Artículo principal: disgregation
En 1862, Clausius indicado qué él llama el "teorema que respeta los equivalencia-valores de las transformaciones" o qué ahora se conoce como segunda ley de la termodinámica, como tal:
La suma algebraica de todas las transformaciones que ocurren en un proceso cíclico puede solamente ser positiva, o, como caso extremo, igual nada.
Cuantitativo, Clausius indica que la expresión matemática para este teorema está como sigue. Dejado δQ sea un elemento del calor dado para arriba por el cuerpo a cualquier depósito del calor durante sus propios cambios, el calor que puede absorber de un depósito aquí que es contado como negativa, y T temperatura absoluta del cuerpo en el momento de dar encima de este calor, entonces la ecuación:
debe ser verdad para cada proceso cíclico reversible, y la relación:
debe considerarse bueno para cada proceso cíclico que esté de cualquier manera posible. Ésta era una formulación temprana de la segunda ley y de las formas originales del concepto de la entropía.
definición 1865
En 1865, Clausius dio pérdida de calor irreversible, o qué él previamente había estado llamando "equivalencia-valor", un nombre:[4][5]
| " | Propongo nombrar la cantidad S la entropía del sistema, después de la palabra griega [τροπη trope], la transformación. He elegido deliberadamente la entropía de la palabra para ser tan similar como sea posible a la energía de la palabra: las dos cantidades que se nombrarán por estas palabras se relacionan tan de cerca en la significación física que cierta semejanza en sus nombres aparece ser apropiada. | " |
Aunque Clausius no especificó porqué él eligió el símbolo "S" para representar entropía, es discutible que Clausius eligió "S" en honor de S. Carnot, es decir. Sadi Carnot, sobre que a artículo 1824 Clausius dedicado sobre 15 años de valor del trabajo y de la investigación.[6] De la primera página de su artículo original 1850 "sobre la energía motiva del calor, y sobre los leyes que se pueden deducir de ella para la teoría del calor", Clausius llama el "S. Carnot " el más importante de los investigadores en teoría del calor.[7]
Un desarrollo más último
En 1876, físico Willard Gibbs, construyendo en el trabajo de ésos como Clausius y Hermann von Helmholtz, situado la visión esa la medida de la "energía disponible" ΔG en un sistema termodinámico podía ser explicado matemáticamente restando la "pérdida de energía" TΔS del cambio total de la energía del sistema ΔH. Estos conceptos fueron desarrollados más a fondo cerca Maxwell del vendedor de James [1871] y Planck máximo [1903].
| (Tensión) | (Tensión) |
La entropía reputa termodinámico conjugación a temperatura.
Hay una conexión importante entre la entropía y la cantidad de energía interna en el sistema que es no disponible para realizarse trabajo. En cualquier proceso donde el sistema da para arriba una energía ΔE, y su entropía baja por ΔS, una cantidad por lo menos TR ΔS de esa energía debe ser dado hasta los alrededores del sistema como calor inutilizable. Si no el proceso no irá adelante. (TR es la temperatura de los alrededores externos del sistema, que pueden no ser iguales que la temperatura actual del sistema T).
Kevin Osman Perez Leon EES Secc 1
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