¿Qué son realmente la entropía y los procesos reversibles?

Question

Estoy confundido con los conceptos de entropía y procesos reversibles. Antes de explicar la definición de entropía, utilizaron el término "proceso reversible" sin definirlo formalmente. Luego, cuando se definió la entropía, me dijeron que la definición de un proceso reversible es $\Delta S=0$ .

Sin embargo, en el libro Termodinámica, teoría cinética y termodinámica estadística, por F.W. Sears y G.L. Salinger definen la variación de entropía de un ciclo reversible como $\Delta S \equiv \frac{dQ}{T}$ . Con ello, pueden evaluar la variación de entropía de reversible procesos.

Dan el ejemplo de un adiabático proceso que tiene un cambio cero en la entropía. ¿Significa esto que todos los procesos adiabáticos son reversibles?

También calculan las variaciones de entropía no nulas en otros procesos reversibles.

Calculan la variación de la entropía en procesos irreversibles construyendo un proceso reversible, (es decir, ya que la entropía es una función de estado y sólo depende del estado y no de la trayectoria).

Mis preguntas son:

• ¿Cuál es la definición formal de procesos reversibles ¿Sin necesidad de definir la entropía y luego demostrar la equivalencia entre las dos definiciones?
• ¿La variación de la entropía de los procesos reversibles es igual a cero? Si es así, ¿por qué la calculan (Sears y Salinger)?
• Asumiendo el hecho de que $\Delta S=0$ en procesos reversibles, ¿por qué construyen un proceso reversible para evaluar la variación de entropía en procesos no reversibles?

Gracias de antemano. (Sé que hay otras preguntas sobre este tema, pero creo que no aclaran la distinción de la entropía en relación con los procesos reversibles).

Answer 1

1. La definición práctica de un proceso reversible es aquella en la que el sistema (no entra ni sale masa) pasa por una secuencia continua de estados de equilibrio termodinámico.

2. No, el cambio de entropía de un sistema no tiene que ser cero para un proceso reversible. Pero, el cambio de entropía para el combinación de un sistema más su entorno tiene que ser cero para un proceso reversible. Por tanto, depende de si hablamos del sistema o de la combinación del sistema y su entorno.

3. Dado que la entropía es una función de estado, todo lo que necesitamos saber son las condiciones en los dos estados finales de equilibrio termodinámico para determinar el cambio de entropía entre estos estados. La única manera que tenemos de determinar el cambio de entropía es concebir (es decir, soñar) un camino reversible entre los mismos dos estados finales, y calcular la integral de dq/T para el camino reversible. Cualquier camino reversible servirá, ya que todos los caminos reversibles darán exactamente el mismo valor para la integral. Sin embargo, si tenemos un proceso irreversible, no obtendremos la respuesta correcta para el cambio de entropía si integramos sobre el camino irreversible, ya que se requiere un camino reversible para determinar el cambio de entropía.