SEGUNDA LEY TERMODINAMICA











INTEGRANTES:


CURSO:
Termodinámica

PROFESOR:
Rodríguez Cabeza, Eleocadio

TEMA:
La segunda Ley termodinámica

CICLO:
Quinto

AÑO:
2013







Segunda Ley de la Termodinámica


1. Formulación Histórica

a) Necesidad de la Segunda Ley
Ejemplo: T de calor entre diferencia finita de T
Ejemplo: ciclo de refrigeración

b) Formulación deKelvin-Planck
Definiciones: máquina térmica, eficiencia térmica
Formulación de la segunda ley

c) Formulación de Clausius
Definiciones: refrigerador, bomba de calor, COP's
Formulación de la segunda ley
Equivalencia con formulación de KP


2. Reversibilidad e irreversibilidad

a) Procesos reversibles
- Concepto General

b) Procesos irreversibles
- Ejemplos varios con irreversibilidadesexterna e interna.

c) Una máquina térmica reversible: el Ciclo de Carnot
Ejemplo con gas ideal: cálculo directo de eficiencia de Carnot
Corolarios de Carnot
1.- La eficiencia de Carnot es la máxima posible.
2.-Toda máquina térmica reversible opera con eficiencia de Carnot.
Rendimiento real de una máquina térmica reversible.




1. Formulación Histórica
a) Necesidad de laSegunda Ley

¿Porque necesitamos una segunda ley?
La Primera ley (conservación de la energía) pone ciertos límites a los proceso posibles, pero existen muchos procesos que la cumplen y no ocurren en la realidad.

Ejemplo 1: Transferencia de Calor a diferencia de temperatura finita.

Proceso directo:
Dos bloques idénticos de hierro: (m = 1kg, c = 0.450 kJ/kgK) intercambian calor en un recintoaislado.
El bloque A está a 100 C y el B a 20 C. De acuerdo a la primera ley, al cabo del proceso intercambian 18 kJ y alcanzan la temperatura común de 60 C.






Para el "proceso en reversa":
Los bloques se encuentran inicialmente a la misma temperatura (60 C) y B cede 18 kJ de calor a A, de modo que, de acuerdo a la primera ley, A alcanza los 100 C y B se enfría hasta 20 C.
Lasecuaciones de arriba siguen siendo válidas:



Pero este tipo de procesos no tiene lugar en la realidad en forma espontánea.
El calor fluye espontáneamente en la dirección de menor temperatura.

La primera ley no es suficiente para discriminar entre los proceso reales y los virtuales.



Ejemplo 2: Ciclo de Refrigeración

En clase se discutió el siguiente ciclo de refrigeración:El ciclo transcurre en sentido anti horario (1-2-3-4) y de acuerdo a la primera ley
qe = 1096,9 kJ/kg, qc = -1342,8 kJ/kgK y w = -246 kJ/kg.


El coeficiente de performance (COP) es:
o, como bomba de calor:
¿Se puede, conforme a la primera ley, operar el ciclo en reversa?
es decir, en sentido horario (1-4-3-2-1), invirtiendo las flechas de calor y trabajo...



Sin embargo, el proceso enla válvula es absurdo y no tiene lugar!
Sabemos que el flujo por una válvula procede en la dirección de menor presión.-


b) formulación de Kelvin-Planck (1851)


notación: en este contexto, los símbolos para calor Q y trabajo W representan cantidades positivas y correspondientes al intercambio en un ciclo.
máquina térmica: dispositivo que opera en un ciclo y produce trabajo a partir defuentes de calor a diferentes temperaturas.
eficiencia térmica: la razón entre la utilidad y el costo. Para una máquina térmica que produce trabajo W=QH-QL a partir ir del calor QH de una fuente a TH, es









c) formulación de Clausius (1850)
Bomba de calor: dispositivo que opera en un ciclo y transfiere calor de una fuente de baja temperatura a otra a mayor temperatura.Coeficiente de performance (COP):
La razón entre la utilidad y el costo. Para una bomba de calor es:




En tanto que para un refrigerador, la misma definición produce:





Ambos postulados son negaciones lógicas, por lo que no se pueden probar correctos. Se podría encontrar un contraejemplo que los muestre incorrectos, pero nadie lo ha hecho aún.


Equivalencia entre los postulados de...