Ii ley de termodinámica, entropia

II Ley de la Termodinámica:
La termodinámica trata las transformaciones de la energía y sus leyes describen los límites dentro de los cuales se observa que ocurren dichas transformaciones. La primera ley establece que la energía se conserva en cualquier proceso y no impone ninguna restricción con respecto a la dirección en la que ocurre éste. Sin embargo, la experiencia indica la existencia deesta restricción, cuya formulación completa los fundamentos de la termodinámica y cuya expresión concisa constituye la segunda ley.
Las diferencias entre las dos formas de energía, calor y trabajo, proporcionan cierta luz sobre la segunda ley En un balance de energía, el calor y el trabajo se incluyen como términos aditivos simples, lo que implica que una unidad de calor, es decir, un joule,equivale a la misma unidad de trabajo. Aunque lo anterior es válido para el balance de energía, la experiencia muestra que hay diferencias entre el calor y el trabajo en lo que respecta a la calidad. Esta experiencia se resume en los siguientes hechos.
El trabajo se transforma rápidamente en otras formas de energía; por ejemplo, en energía potencial al elevar un peso, en energía cinética mediantela aceleración de una masa o en energía eléctrica por el funcionamiento de un generador. Estos procesos pueden realizarse con una eficiencia en la conversión próxima al 100 por ciento cuando se elimina la fricción, la cual es un proceso disipativo que transforma el trabajo en calor. De hecho, el trabajo se transforma completamente en calor, tal y como lo demostraron los experimentos de Joule.
Porotro lado, todos los esfuerzos para diseñar un proceso de conversión continua y completa del calor en trabajo, o energía mecánica o eléctrica, han fallado. Pese a las mejoras hechas a los aparatos utilizados, la eficiencia en la conversión no excede del 40 por ciento. Estos valores tan bajos llevan a la conclusión de que el calor es una forma de energía intrínsecamente menos útil y, por tanto,menos valiosa que una cantidad igual de trabajo o de energía mecánica o eléctrica.
Si se profundiza todavía más en la experiencia, se sabe que el flujo de calor entre dos cuerpos siempre se da del cuerpo más caliente al más frío y nunca en la dirección opuesta. Este hecho tiene tal importancia que su replanteamiento sirve como una expresión aceptable de la segunda ley.
Enunciado de la II Ley dela Termodinámica:
Las observaciones descritas anteriormente son resultado de la restricción impuesta por la segunda ley a las direcciones en las que ocurren los procesos reales. Es posible formular muchos enunciados que describan esta restricción y que, por tanto, sirvan como enunciados de la segunda ley. Dos de los más comunes son los siguientes:
1. Ningún equipo puede funcionar de modo talque su único efecto (en el sistema y sus alrededores) sea convertir completamente todo el calor absorbido por el sistema en trabajo hecho por el sistema.
2. No existe ningún proceso que consista exclusivamente en la transferencia. De calor de un nivel de temperatura a otro mayor.
El primer enunciado no afirma que el calor no pueda convertirse en trabajo; lo único que el proceso no puede hacer esdejar tanto al sistema como a sus alrededores sin cambio alguno. Considérese un sistema formado por un gas ideal contenido en un cilindro con pistón que se expande de manera reversible a temperatura constante. El trabajo producido puede evaluarse con la expresión W=-P×dV y para un gas ideal, ∆U = 0. Por tanto, de acuerdo con la. Primera ley, el calor absorbido por el gas de sus alrededoreses igual al trabajo producido por la expansión reversible del gas. A primera vista lo anterior parece ser una contradicción del primer enunciado, ya que en los alrededores el único resultado es la conversión completa de calor en trabajo. Sin embargo, el enunciado de la segunda ley requiere que no exista un cambio en el sistema, requisito que no se cumple. Este proceso está limitado de otra...