Leyes de la Termodinámica
Primera ley:
Conservación de la energía.
También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica,
establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la
energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor
como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias
entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
Eentra − Esale = ΔEsistema
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico,
queda de la forma:
\ Q = \Delta U + \ W
http://www.ingenieriaquimica.org/foros/leyeslatermodinamica
Segunda ley:
Entropía ( desorden)
Existen diferentes formas de enunciar la segunda ley de la termodinámica, pero en su versión
más simple, establece que
“el calor jamás fluye espontáneamente de un objeto frío a un
objeto caliente”
.
Forma de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica.
En la práctica, se encuentra que todas las máquinas térmicas sólo convierten
una pequeña fracción del calor absorbido en trabajo mecánico. Por ejemplo un
buen motor de un automóvil tiene una eficiencia aproximada de 20% y los
motores diesel tienen una eficiencia en el rango de 35% a 40%. En base a este
hecho, el enunciado de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica es el siguiente:
“es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no
tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la
misma cantidad de trabajo
”.
Esto es equivalente a afirmar que “es imposible construir una máquina de movimiento perpetuo
(móvil perpetuo) de segunda clase”, es decir, una máquina que pudiera violar la segunda ley de
la termodinámica. (Una máquina de movimiento perpetuo de primera clase es aquella que
puede violar la primera ley de la termodinámica (conservación de la energía), también es
imposible construir una máquina de este tipo). La figura 15.2 es un diagrama esquemático de
una máquina térmica perfecta imposible de construir.
Un refrigerador es una máquina térmica que opera en sentido inverso, como se muestra de
manera esquemática en la figura 15.3. La máquina absorbe calor QF de la fuente fría y entrega
calor QC a la fuente cálida. Esto sólo puede ser posible si se hace trabajo sobre el refrigerador.
De la primera ley, se ve que el calor cedido a la fuente caliente debe ser igual a la suma del
trabajo realizado y el calor absorbido de la fuente fría. Por lo tanto, se ve que el refrigerador
transfiere calor del cuerpo más frío a un cuerpo más cálido (la cocina).
Enunciado de Clausius de la segunda ley de la termodinámica.
Resulta deseable construir un refrigerador que pueda realizar su proceso con el mínimo de
trabajo. Si se pudiera construir uno donde el proceso de refrigeración se realice sin ningún
trabajo, se tendría un refrigerador perfecto. Esto es imposible, porque se violaría la segunda ley
de la termodinámica, que es el enunciado de Clausius de la segunda ley (Rudolf Clausius,
alemán, 18221888):
“es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más
elevada”.
En términos sencillos, el calor no puede fluir espontáneamente de un objeto frío a otro cálido.
Este enunciado de la segunda ley establece la dirección del flujo de calor entre dos objetos a
diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del ...
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