Laboratorio

CAPÍTULO 20 LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
PREGUNTAS PARA ANÁLISIS

Ya que no podemos realizar un proceso al revés, porque ya hemos aplicado calor
20.2 Cite dos ejemplos procesos reversibles y dos de procesos irreversibles en sistemas puramente mecánicos, como bloques que se deslizan por planos, resortes, poleas y cuerdas. Explique qué hace a cada proceso reversible o irreversible.
Procesosirreversibles:
* Al deslizar un libro sobre una mesa se concierte la energía cinética en energía mecánica.
* El proceso en el cual se derrite el hielo es irreversible, si lo colocamos en una caja metálica caliente el calor fluye de la caja al hielo y al agua; nunca al revés.
Procesos reversibles:
* En la caja metálica se puede derretir el hielo pero si aumentamos o reducimosinfinitesimalmente la temperatura de la caja, podemos hacer que el calor fluya de la caja hacia el hielo derritiendo este, o hacia la caja desde el agua volviendo a congelar ésta.
* Cualquier cambio de estado que se presente podría ser irreversible modificando inicialmente las condiciones iniciales; el flujo de calor entre dos cuerpos cuyas temperaturas difieren solo infinitesimalmente pueden revertirsehaciendo un cambio muy pequeño en la temperatura.

20.3. ¿Qué procesos irreversibles se efectúan en un motor de gasolina? ¿Por qué son irreversibles?
Estrangulación
Fricción
Pérdidas de calor por conducción
Por que ocurren en una sola dirección y además no permiten alcanzar el aprovechamiento máximo de combustible.
20.4 Suponga que trata de enfriar su cocina dejando abierta la puerta delrefrigerador. ¿Qué sucede? ¿Por qué? ¿El resultado sería el mismo si se dejara abierta una hielera llena de hielo? Explique las diferencias, si las hay.
El refrigerador extrae calor del interior y lo cede a la parte exterior; si se abre la puerta del refrigerador, el calor extraído de la cocina se devuelve ampliamente a esta y por ende en lugar de enfriarla se la calentará.
20.5. Un congresista de EstadosUnidos sugirió un plan para generar energía. Se rompen moléculas de agua para producir hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se quema (se combina con el oxigeno) para liberar energía. El único producto de esta combustión es agua, así que no hay contaminación. A la luz de la segunda ley de la termodinámica, ¿qué piensa usted de este plan?
El plan no podría realizarse como el congresista lo propone,porque si bien es cierto una molécula de agua si se puede romper para producir hidrógeno y oxigeno usando cierta energía, el proceso inverso requeriría la misma energía por lo cual el plan no tendría sentido. Si se logra crear este proceso de forma artificial, entonces no sólo se conseguiría una fuente inagotable de energía renovable, sino que se resolverían todos los problemas. Ya que se estaríaliberando oxígeno, se consumiría dióxido de carbono, y el hidrógeno liberado también podría utilizarse como combustible.

20.6 convertir energía mecánica totalmente en calor, ¿viola la segunda ley de la termodinámica? ¿Y convertir calor totalmente en trabajo?

No viola la segunda ley solo limita la disponibilidad de la energía y las formas en que puede usarse y convertirse.
Es imposible construir unamaquina térmica que convierta calor totalmente en trabajo, es decir, una maquina con eficiencia termina del 100%.

20.7 Imagine un filtro de aire especial colocado en la ventana de una casa. Los diminutos orificios en el filtro solo permiten la salida de moléculas de aire cuya rapidez sea mayor que cierto valor, y solo permite la entrada de moléculas cuya rapidez sea menor que ese valor. Expliqueporque tal filtro enfriaría la casa y por que la segunda ley de la termodinámica imposibilita la construcción de semejante filtro.
Permite el enfriamiento porque funciona como un refrigerador, absorbiendo una temperatura caliente del exterior y la enfría para que entre en una casa. La construcción de uno de estos filtros sería muy complicada porque sería un proceso intermedio y estos casi no...