Segunda ley termodinamica

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Segunda ley de la Termodinámica

Recordando la primera ley de la termodinámica, esta identifica los cambios, nos dice que la energía interna cambia de acuerdo a ciertas magnitudes del calor y el trabajo.

La segunda ley nos va a indicar si esos cambios, esas transferencias de calor y trabajo son o no posibles.

RUDOLF CLAUSIUS:
No es posible para una maquina cíclica llevar continuamentecalor de un cuerpo a otro que esté a temperatura más alta, sin que al mismo tiempo se produzca otro efecto (de compensación)

WILLIAM THOMSON KELVIN:
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.

Resumiendo estos dos conceptos:

Es imposible transferircalor (en forma natural) desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta

[pic] [pic]

En el primer dibujo se tiene una fuente caliente T2 y una fuente fría T1; es imposible que yo transfiera calor de T1 a T2, sin que haya un efecto de compensación. Lo que esta al lado es posible, se puede transferir en el mismo sentido al calor, pero tengoque poner un efecto de compensación, que esta representado por el trabajo de W.

Una vez entendido este concepto, de las transferencias de calor, o de la posibilidad de efectuarla. Este ejemplo cuantifica los conceptos de segunda ley.

[pic]

Voy a transferir calor de T2 a T1 (T2>T1), por lo tanto ese proceso de acuerdo con los conceptos de segunda ley es posible. Y como se transfirierecalor, entonces se va a extraer una cierta cantidad de energía expresada en forma de trabajo, lo vamos a llamar Wa, después que esta la temperatura T1, se quiere devolver la energía hacia T2, cuestión que no es posible de acuerdo a la segunda ley sin que exista un efecto de compensación, representado ahí por el trabajo Wb.

Entonces en la primera se obtuvo un cierto trabajo Wa, y en la segunda segasto un cierto trabajo Wb.

De la primera ley:

[pic], ΔU=0

[pic]

Esos dos términos incluyen todo el calor transferido en cada una de esas etapas, y el W incluye el trabajo de A y B, el signo negativo se justifica porque uno sale del sistema y el otro entra.

Como Q=W por que ΔU vale cero, vamos a razonar porque el termino Wa tiene que ser menor a Wb. Si fuera al revés, supongamosque el trabajo Wa que produzco sea 100 y para volver la energía de T1 a T2 gastare 80, entonces quedarían 20 de energía gratis, sin hacer absolutamente nada, y eso es imposible de acuerdo a los conceptos de segunda ley, algo se va a perder. Entonces Wa tiene que ser necesariamente menor a Wb, por lo tanto la diferencia es menor que cero. Luego todo el calor transferido es igual a todo el trabajo yesos términos tienen que ser menor que cero. Hay una sola situación donde es igual a cero, que se vera después.

ENTROPÍA

La entropía es una propiedad termodinámica abstracta que representa algunas características intrínsecas de las sustancias relacionadas con la organización de las moléculas en un sistema.

Los sistemas naturales tienden a una situación de equilibrio, y se puede mostrarque dicha situación corresponde al máximo de entropía.

Un concepto asociado a entropía y segunda ley es de los procesos reversibles

PROCESO REVERSIBLES.

Un proceso es reversible cuando su dirección puede invertirse en cualquier momento por un cambio infinitesimal en las condiciones externas y el sistema vuelve exactamente a la condición que tenía antes de aplicar el cambio.

En unproceso reversible como cualquier otro, el calor involucrado depende del camino recorrido.

Sin embargo en los procesos reversibles: (dQ/T) depende solo del estado inicial y final del sistema.

Una propiedad cuyo cambio depende solamente del estado inicial y final del sistema y no como ocurrió el cambio del estado inicial al final (camino recorrido), se llama “FUNCIÓN DE ESTADO”

[pic] Es una...
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