Calculadora de entropía en cambio de fase (ΔS = Q/T) 🌎

Cómo se calcula

El cambio de entropía durante un cambio de fase ocurre a temperatura constante, lo que simplifica enormemente el cálculo respecto a procesos donde la temperatura varía. La fórmula es:

ΔS = Q / T

donde:
  ΔS = cambio de entropía [J/K]
  Q  = calor intercambiado = m × L  [J]
  m  = masa de la sustancia          [kg]
  L  = calor latente específico      [J/kg]
  T  = temperatura del cambio de fase (en kelvin = °C + 273,15) [K]

Conversión importante: si T está en °C, sumá siempre 273,15 para convertir a kelvin. Si Q es negativo (exotérmico, p. ej. solidificación o condensación), ΔS también es negativo.

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Tabla de referencia: entropía en cambios de fase frecuentes

Valores estándar de calor latente y temperatura de cambio de fase para sustancias comunes (presión atmosférica, 1 atm):

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Casos típicos resueltos

Caso 1 — Fusión de hielo (el ejemplo clásico)

Q  = 1 kg × 334 000 J/kg = 334 000 J
T  = 273,15 K
ΔS = 334 000 / 273,15 = 1 222,7 J/K ≈ 1 223 J/K

El resultado positivo indica que el sistema (el hielo) gana desorden al pasar a estado líquido. El proceso es endotérmico (absorbe calor del entorno).

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Caso 2 — Vaporización parcial de agua en caldera

Q  = 0,5 kg × 2 257 000 J/kg = 1 128 500 J
T  = 373,15 K
ΔS = 1 128 500 / 373,15 = 3 024,6 J/K ≈ 3 025 J/K

Un valor alto de ΔS refleja el gran aumento de desorden al pasar de líquido a gas (las moléculas pasan de relativamente ordenadas a dispersas en todo el volumen del vapor).

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Caso 3 — Condensación de vapor de agua (proceso inverso)

Q  = −1 kg × 2 257 000 J/kg = −2 257 000 J  (el sistema cede calor)
T  = 373,15 K
ΔS = −2 257 000 / 373,15 = −6 050 J/K

El signo negativo es correcto: el sistema pierde entropía al organizarse de gas a líquido. El entorno, sin embargo, gana esa entropía (o más), cumpliendo el segundo principio.

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Errores comunes

1. Usar °C en lugar de kelvin: Es el error más frecuente. La fórmula ΔS = Q/T exige T en kelvin de forma obligatoria. Usar 0 °C en lugar de 273,15 K genera una división por cero o un resultado completamente erróneo.

2. Ignorar el signo de Q: En endotérmicos (fusión, vaporización) Q > 0 y ΔS > 0. En exotérmicos (solidificación, condensación) Q < 0 y ΔS < 0. Confundir el signo lleva a violar aparentemente el segundo principio.

3. Confundir calor latente con calor específico: El calor latente L (J/kg) aplica durante el cambio de fase (temperatura constante). El calor específico c (J/kg·K) aplica cuando la temperatura varía sin cambio de fase. Usar c×ΔT en esta fórmula es incorrecto.

4. No convertir unidades de Q: Si Q se da en kJ, hay que multiplicar por 1 000 antes de dividir por T (en K). Ejemplo: 334 kJ = 334 000 J. Dividir 334 / 273 da 1,22 J/K en vez de 1 223 J/K —un error de factor 1 000.

5. Asumir que ΔS = 0 porque T es constante: La temperatura constante es condición del cambio de fase, no implica que la entropía no cambie. Precisamente porque T es constante la fórmula ΔS = Q/T es exacta (no una aproximación).

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