Roberto, parte de este gran equipo de trabajo, nos ha hecho el favor de crear este artículo ya que controla perfectamente este tema.
Solución:
Supongo que se refiere a la expansión libre de un gas, que es un proceso irreversible. Durante la expansión libre, el gas no realiza ningún trabajo. El gas pasa por estados sin equilibrio termodinámico antes de alcanzar su estado final, lo que implica que no se pueden definir los parámetros termodinámicos como valores del gas en su conjunto. Por ejemplo, la presión cambia localmente de un punto a otro y el volumen ocupado por el gas (que está formado por partículas) no es una cantidad bien definida. Por esa razón, la ecuación estándar $ dS = dQ / T $ no se puede utilizar porque no está bien definida. En tal caso, hay un cambio en la entropía. Para un cálculo de este cambio, puede hacer clic en este enlace.
La expansión libre irreversible de un gas en condición adiabática no es isentrópica. Hay un aumento de entropía. La ecuación de dS = dQ / T no es una ecuación precisa, la ecuación real debería ser dS = dQ (reversible) / T. Para dQ de irreversible, la ecuación debe cambiarse a la forma de desigualdad de Clausius, que es dS> dQ (irreversible) / T. Bajo esta ecuación de desigualdad de Clausius, incluso dQ es cero en la condición adiabática, y la ecuación del lado derecho es igual a cero, el lado izquierdo dS es mayor que cero, lo que significa que la entropía dS está aumentando. Es posible que desee preguntar por qué la ecuación debería cambiarse a esta desigualdad de clausius, luego, debería leer sobre la derivación de esta desigualdad de clausius, que es un poco larga. Para dilucidar la desigualdad de Clausius brevemente (y por lo tanto de manera incompleta), partimos del concepto de energía interna, U (supongo que sabes qué es la energía interna, si no, la historia será más larga). La ecuación de la energía interna es U = Q (calor) + (-W, Trabajo) (El trabajo es un flujo en una dirección diferente, aunque no necesariamente, por lo que se coloca negativo, no por menos trabajo). Sin embargo, U es una función de estado (supongo que sabe qué es la función de estado), por lo que si la condición es reversible o irreversible, la U debería ser la misma. Pero W y Q no son función de estado y dependen de la condición. A partir del experimento de Carnot, sabemos que la cantidad de trabajo reversible, W (R), es mayor> que la cantidad de trabajo irreversible, W (IR) (supongo que ha leído sobre el ciclo de Carnot y comprende por qué trabajo reversible> trabajo irreversible ). Así, como U es una función de estado y U (R) reversible es igual a U (IR) irreversible, U (R) = U (IR), para equiparar la condición en el aspecto de Q y W; Debemos tener calor reversible, Q (R) también es mayor que el calor irreversible Q (IR) de modo que cuando Q (R) +[-W(R)] = Q (IR) +[-W(IR)]. La ecuación original es dS = dQ (R) / T. Como dQ (R)> dQ (IR), la ecuación para el calor reversible y el calor irreversible no puede ser igual. dQ (R) / T> dQ (IR) / T; Por lo tanto, dS> dQ (IR) / T que es la desigualdad de Clausius.