Cuando estiro una banda elástica, las fibras se enderezan causando menos aleatoriedad y más orden. Esto debería implicar que la entropía de la banda elástica ha disminuido, pero ¿cómo aumenta aquí la entropía de todo el universo? ¿Significa esto que una banda elástica se enfría al estirarla? He visto un experimento en el que se calienta más. ¿La entropía de todo el universo no aumenta sólo en procesos espontáneos? Aquí tengo que tirar de ella por lo tanto no es espontánea? En resumen, estoy muy confundido.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Matt Clark
Puntos
221
Estás tratando la banda elástica como un sistema aislado cuando en realidad estás actuando sobre ella. El aumento de entropía se produce en su cuerpo cuando la glucosa se oxida en agua y dióxido de carbono para producir la energía necesaria para que sus músculos se contraigan para estirar la banda elástica.
Chester Miller
Puntos
961
La fuerza que se ejerce sobre la goma para estirarla está en la misma dirección que el desplazamiento. Por lo tanto, estás realizando un trabajo positivo sobre la goma, y ella está realizando un trabajo negativo sobre ti (su entorno). Por lo tanto, según la primera ley de la termodinámica, si el proceso es adiabático, la energía interna de la goma aumenta. La energía interna del caucho se sabe por las observaciones que es casi una función sólo de la temperatura. Por lo tanto, al estirar la goma adiabáticamente, su temperatura debería aumentar. Para un proceso adiabático reversible, el cambio de entropía del sistema tiene que ser cero. Así que la disminución de la entropía configuracional de la goma debe ser compensada por el aumento de entropía resultante del aumento de la temperatura.
justwatching
Puntos
55
Dejemos que $L$ denota la longitud de la sustancia, entonces siempre se puede escribir
$$\left ( \frac{\partial T}{\partial L} \right )_{S} = - \left ( \frac{\partial T}{\partial S} \right )_{L} \left ( \frac{\partial S}{\partial L} \right )_{T}$$
El término $\left ( \frac{\partial T}{\partial S} \right )_{L} $ es siempre positivo por ser el recíproco de la capacidad calorífica por unidad de temperatura. Así, $\left ( \frac{\partial T}{\partial L} \right )_{S}$ es positivo o negativo si $\left ( \frac{\partial S}{\partial L} \right )_{T}$ es negativo o positivo. Por lo tanto, si la entropía disminuye al estiramiento isotérmico entonces la temperatura debe aumentar durante el estiramiento adiabático.
