Schimbul de caldura sub tempereatura constanta, entropie, diagrama entropica T-s

Schimbul de caldura sub tempereatura constanta, entropie, diagrama entropica T-s

La transformarea izotermica δQ 0 si dT=0, deci nu poate fi definita notiunea de caldura specifica (c_t=δq/dt), introducandu-se astfel notiunea de entropie. S-a admis ca schimbul izotermic de caldura este direct proportional cu valoarea temperaturii absolute si variatia unui alt parametru, entropia, notata cu S si cu s pentru m=1kg de fluid:

δQ_T=T dS=m T ds

Entropia totala S si entropia specifica s sunt definite prin relatiile:

;

iar ca unitati de masura:

Entropia specifica poate fi exprimata si in:  sau , daca cantitatea de gaz este exprimata in kmoli sau N m³

Ca importanta, entropia suplineste rolul caldurii specifice in procesele izotermice. Notiunea de entropie a fost introdusa de Clausius care a aratat ca este o marime calorica de stare.

Daca δQ>0 entropia creste (dS>0). Prin intergrare se obtine:

Pentru T=ct (Fig.2.11.):

In diagrama T-s se pot reprezenta si transformarile sub temperatura variabila (Fig. 2.12):

δq=T ds=c_n dT

s = c_n lnT+C

Asimilandu-se schimbul de caldura sub temperatura variabila 1-2 cu un schimb echivalent izotermic, se poate calcula temperatura medie echivalenta

Pentru o transformare deschisa elementara oarecare a gazului perfect, variatia elementara a entropiei este:

Din ecuatia de stare( pv=r T)

rezulta

si se poate scrie:

Integrand pentru transformarea 1-2 rezulta:

In calculul schimburilor de caldura nu intereseaza valoarea absoluta a entropiei, ci numai variatia ei; se poate adopta o stare termica a sistemului la care se ia s₀=0, fata de care se determina o valoare absoluta a entropiei.