resumen 2 principio y carnot termodinamica


La primera ley revela que la energía se conserva, pero esta imposición no restringe la dirección en la que sucede el proceso.
Las diferencias entre las dos formas de energía, calor y trabajo, proporcionan alguna idea de la segunda ley. El trabajo se transforma sin dificultad en otras formas de energía: por ejemplo, en energía potencial al elevar un objeto. Es posible realizar estos procesos conuna eficiencia de conversión de 100% al eliminar la fricción, que es un proceso disipativo que transforma el trabajo en calor. En realidad, el trabajo se transforma por completo y sin dificultad en calor, como lo demostraron los experimentos de Joule.
Por otra parte, han fracasado todos los esfuerzos para diseñar un proceso de conversión continua y de calor en trabajo, o en energías mecánica oeléctrica. A pesar de las mejoras realizadas a los dispositivos empleados, la eficiencia de conversión no excede de 40%. Es evidente que el calor es una forma de energía intrínsecamente menos útil y, por tanto, menos valiosa que una cantidad igual de trabajo o de energías mecánica o eléctrica.
La segunda ley se expresa por medio de dos aseveraciones que describen esta restricción:
Afirmación 1:Ningún mecanismo puede funcionar de manera tal que su único efecto (en el sistema y en los alrededores) sea la conversión completa del calor que el sistema absorbe en trabajo hecho por el mismo.
Afirmación 2: Ningún proceso consiste exclusivamente en la transferencia de calor desde un nivel de temperatura determinado a otro superior.
La segunda ley no prohíbe la producción de trabajo a partir del calor,pero pone límite en un proceso cíclico de cuánto calor se puede convertir en trabajo hecho por el proceso.

MAQUINAS TÉRMICAS
Son dispositivos o máquinas que producen trabajo a partir del calor en un proceso cíclico.
Durante el funcionamiento, el fluido de trabajo de una máquina térmica absorbe calor IQHI desde un depósito caliente, produce una cantidad neta de trabajo W, desprende calor IQcIhacia un depósito frío, y regresa a su estado inicial. Por lo tanto, la primera ley se reduce a:
W=QH-QC
La eficiencia térmica de la máquina se define como: ƞ= salida neta de trabajo/calor absorbido.
Ƞ=w/QH=(QH-QC)/QH=1-QC/QH
Para que ƞ sea igual a uno (100% de eficiencia térmica), IQcI debe ser cero. Hasta ahora no se ha construido una máquina para la que esto sea cierto; siempre se disipa algo decalor hacia el depósito frío.Este resultado de la experiencia de la ingeniería es el fundamento de la afirmación 1 de la segunda ley.
Sin duda, lo que se esperaría es que la eficiencia térmica de una máquina dependa del grado de reversibilidad de su funcionamiento.
CARNOT
Las cuatro etapas que constituyen un ciclo de Carnot se desarrollan en el orden siguiente:
ETAPA 1: Un sistema a unatemperatura inicial de un depósito frío a Tc se somete a un proceso adiabático reversible que origina que su temperatura aumente hasta la de un depósito caliente a la temperatura TH.
ETAPA 2: El sistema se mantiene en contacto con el depósito caliente a TH, y se somete a un proceso isotérmico reversible, durante el cual se absorbe calor QH desde el depósito caliente.
ETAPA 3: El sistema se somete a unproceso adiabático reversible en dirección contraria a la de la etapa 1, que conduce a su temperatura de regreso hasta la del depósito frío Tc.
ETAPA 4: El sistema se mantiene en contacto con el depósito a Te, y se somete a un proceso isotérmico reversible en dirección opuesta a la de la etapa 2 que lo regresa a su estado inicial con disipación de calor Qc hacia el depósito frío.
Para dos depósitos decalor determinados ninguna máquina tiene la eficiencia térmica más alta que la máquina de Carnot.
Ya que la máquina de Carnot es reversible, es posible que funcione en sentido contrario; por lo tanto, el ciclo de Carnot se recorre en dirección contraria, y se convierte en un ciclo de refrigeración reversible en el que las cantidades QH, Qc y W son las mismas que para el ciclo de la máquina,...