PRODUCCIÓN DE ENTROPÍA EN UN MODELO AUTOCATALÍTICO NO-ISOTÉRMICO PERTURBADO CON PULSOS DE ANALITO

Abstract

En este artículo se presenta el análisis termodinámico de un oscilador químico no-isotérmico tipo Lotka-Volterra perturbado con pulsos de analito. Partiendo de un mecanismo de reacción simple de tres etapas elementales, con dos inestabilidades, más una cuarta etapa que representa el efecto perturbativo, se construye un modelo matemático basado en la ley de acción de masas y en el balance de energía en recipiente cerrado y pseudo-adiabático que considera la variación de las constantes cinéticas con la temperatura según el modelo cinético de Arrhenius. La solución numérica del modelo permite estudiar la dinámica y la termodinámica basada en la segunda ley. El sistema responde a la perturbación evolucionando a una nueva trayectoria estable de ciclo límite, de modo que la concentración inicial del pulso de analito se correlaciona con valores definidos de producción de entropía y eficiencia energética. Adicionalmente se observa para ciertos valores de los parámetros de control, magnitud de la perturbación y del coeficiente global de transferencia de calor, que la perturbación lleva al sistema a un periodo de fase muerta, el cual igualmente se correlaciona con la magnitud de dicha perturbación y con la de la producción de entropía durante este período. Finalmente, todos los resultados se analizan y comparan contra el modelo isotérmico para establecer la contribución de la exotermicidad de las reacciones a la producción de entropía.