Segunda ley de la termodinámica

Procesos Cíclicos
• Cuando un sistema realiza un proceso o una sucesión de
procesos de forma que el estado inicial es el mismo estado
final, decimos que el sistema ha realizado un ciclo.
• Como la energía interna es una propiedad de estado, en este
caso el cambio de esta es cero y la primera ley para este
caso queda como: Q=W
W(+) > W(-)
El trabajo total en el ciclo es
positivo→ Q (+)(absorbe calor)

W(+)

W(-)

En el sentido inverso:
W(-) > W(+)
El trabajo total en el ciclo será
negativo. → Q (-) (libera calor)

ENUNCIADOS DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Esto no es posible

Esto no es posible

1. ENUNCIADO DE KELVINPLANCK:
Toda transformación cíclica
cuyo único resultado final sea
el de absorber calor de una
fuente
caliente
de
temperatura yconvertirlo
íntegramente en trabajo es
imposible.

2. ENUNCIADO DE CLAUSIUS:
Toda transformación cíclica
cuyo único resultado final sea
el de absorber calor de un
cuerpo frío y transferirlo a otro
caliente es imposible.

La primera ley de la termodinámica establece que en cualquier proceso
donde se lleven a cabo transferencias de energía, la cantidad total de
energía involucradapermanece inalterada, independientemente de la
factibilidad de los procesos.
Así, en la transferencia de calor de un sistema en contacto térmico con
otro a menor temperatura
W(+); Q (+)

W(-); Q (-)

Es decir, el total de energía transferido en forma de calor del sistema caliente
al frío se convierte en energía interna del segundo, esta podría ser transformada a W y Q liberado.

LA SEGUNDA LEYDE LA TERMODINAMICA es el resultado de un
conjunto de observaciones de fenómenos naturales en donde es
importante la dirección en la que ocurren dichos fenómenos.
Es decir, esta ley está relacionada con la dirección en la que ocurren
los procesos en la naturaleza.

Por ejemplo, el proceso en el cual se transfiere calor de un sistema frío a uno
caliente, es consistente con la primera ley dela termodinámica.
T1 > T2
Ya que la energía es conservada en este proceso:
ΔU1 = ΔQ
Δ U2 = - ΔQ
PROCESO INVERSO

Sin embargo, este es un proceso que no
ocurre en la naturaleza espontáneamente.
Puede ocurrir, pero inducido por energía
externa en forma de trabajo.

De igual manera, fenómenos como:
• Caída libre de un cuerpo
• Expansión de un gas aumentando su presión
• Enfriamientode un cuerpo caliente

Son procesos que ocurren de manera espontánea en la naturaleza y
no es prohibida su ocurrencia en el sentido opuesto por la primera ley
de la termodinámica, ya que la energía se conserva también.

Los procesos físicos ocurren de manera espontánea en la
dirección del equilibrio.
El sentido en el que ocurren los procesos en la
naturaleza es regido por la segunda leyde la
termodinámica.

Máquinas Térmicas

1. Reciben calor de una fuente o
reservorio de calor. Sistema en
equilibrio los suficientemente
grande al cual se le puede extraer o
transferir calor sin alterar su
temperatura (energía solar, reactor
nuclear, horno).
2. Convierten parte de ese calor
en trabajo. Lo llevan a una fuente
o reservorio de trabajo. Sistema
en equilibrio losuficientemente
grande al cual se le puede extraer o
transferir trabajo sin alterar su
presión.
3. Rechazan el calor de desecho
hacia un sumidero de calor debaja
temperatura (la atmósfera, los ríos,
etc).
4. Operan en un ciclo.

Máquinas Térmicas

• Sistema termodinámico que operando en ciclos convierte
calor en trabajo.

• Este dispositivo toma calor de una fuente de alta temperatura
yconvierte una parte de él en trabajo útil y el resto lo
transfiere a su entorno.
Trabajo producido
Calor absorbido de la
fuente de alta temperatura

Fuente de baja
temperatura

Fuente de alta temperatura

Q2 = W + Q1
W = Q2- Q1

Realizado
en cada ciclo

Calor cedido a la fuente
de baja temperatura

La eficiencia de una maquina térmica esta dada por:

Trabajo realizado
...