Mario

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
La segunda ley de la termodinámica, que es una generalización de la experiencia, es una exposición cuyos artificios de aplicación no existen. Se tienen muchos enunciados de la segunda ley, cada uno de los cuales hace destacar un aspecto de ella, pero se puede demostrar que son equivalentes entre sí. Clausius la enuncio como sigue: No es posible para una máquinacíclica llevar continuamente calor de un cuerpo a otro que esté a temperatura más alta, sin que al mismo tiempo se produzca otro efecto (de compensación). Este enunciado desecha la posibilidad de nuestro ambicioso refrigerador, ya que éste implica que para transmitir calor continuamente de un objeto frío a un objeto caliente, es necesario proporcionar trabajo de un agente exterior. Por nuestraexperiencia sabemos que cuando dos cuerpos se encuentran en contacto fluye calor del cuerpo caliente al cuerpo frío. En este caso, la segunda ley elimina la posibilidad de que la energía fluya del cuerpo frío al cuerpo caliente y así determina la dirección de la transmisión del calor. La dirección se puede invertir solamente por medio de gasto de un trabajo.
Kelvin (con Planck) enuncio la segunda leycon palabras equivalentes a las siguientes: es completamente imposible realizar una transformación cuyo único resultado final sea el de cambiar en trabajo el calor extraído de una fuente que se encuentre a la misma temperatura. Este enunciado elimina nuestras ambiciones de la máquina térmica, ya que implica que no podemos producir trabajo mecánico sacando calor de un solo depósito, sin devolverninguna cantidad de calor a un depósito que esté a una temperatura más baja.
La segunda ley nos dice que muchos procesos son irreversibles. Por ejemplo, el enunciado de Clausius específicamente elimina una inversión simple del proceso de transmisión de calor de un cuerpo caliente, a un cuerpo frío.
El Primer Principio no es suficiente para definir la Termodinámica, por lo que el Segundo Principioimpone una condición adicional a los procesos termodinámicos. Así, según el primer principio, el motor de un barco podría tomar el calor del mar para moverlo, situación que es completamente imposible. Esta imposibilidad viene definida por dos enunciados equivalentes.
Enunciados de Clausius y Kelvin-Planck

Enunciado de Clausius
No es posible un proceso cuyo único resultado sea latransferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura.

Enunciado de Kelvin-Planck
No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo.
 
Equivalencia entre el enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck
Las dos figuras que vienen a continuación nos muestran de forma gráfica la equivalenciade los enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck.
El conjunto de una máquina que transfiera calor del foco frío al caliente (Clausius) combinado con un motor nos dan como resultado una máquina que absorbe calor de una sola fuente y lo transforma íntegramente en trabajo (Kelvin-Planck).

El conjunto de una máquina frigorífica con un móvil perpetuo (Kelvin-Planck) da lugar a una máquina queabsorbe calor de una fuente fría y lo cede a una fuente caliente sin que se aporte trabajo (Clausius)

Límite en el rendimiento de un motor real
Todas las máquinas que funcionan reversiblemente entre los mismos focos tienen el mismo rendimiento térmico, cuya fórmula hemos obtenido en el estudio del ciclo de Carnot y que como hemos visto, depende únicamente del cociente entre las temperaturas del focofrío T2  y de foco caliente T1.
En la figura, se demuestra que no puede existir un motor cuyo rendimiento sea mayor que el de Carnot operando entre las misma temperaturas. Dicho motor hipotético absorbe un calor Q'1 del foco caliente, realiza un trabajo W' y cede un calor Q2 al foco frío. Parte de dicho trabajo W se emplea en accionar un frigorífico que absorbe un calor Q2 del foco frío y...