termodinamica

RESUMEN
CAPITULO 12
ENTROPIA Y SEGUNDO Y TERCER PRINCIPIOS DE TERMODINAMICA

Gran parte de la Química está relacionada con los estados de equilibrio de los sistemas y la tendencia de los mismos a desplazarse en dirección al estado de equilibrio.

12-1. ENUNCIADO GENERAL DEL SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
Aunque el segundo principio puede establecerse por varios procedimientos,comprueban que son generalizaciones de la idea que todos los procesos naturales tienden a desplazarse hacia un estado de equilibrio.
El segundo principio de aúna la experiencia practica con la idea de equilibrio. El enunciado que se establece del segundo principio no es aplicable directamente a los problemas químicos.
Después que este segundo principio se establezca en su forma más general, seestudiara de qué forma puede establecerse para que este sea útil en el campo de la Química.
Se han propuesto dos importantes enunciados del segundo principio. Uno se debe a Lord Kelvin: . El otro enunciado se debe a Clausius: .
El primero explica por que un navío no puede realizar trabajo y moverse a expensas de la energía que existe en el mar por donde navega. Se comprende que todas lasmaquinas térmicas deben poseer siempre un generador de calor caliente y un receptor frío.
Este enunciado del segundo principio esta relacionado con la existencia del equilibrio, por que solo se logra que un sistema produzca trabajo cuando el sistema no ha alcanzado todavía su estado de equilibrio. Si un sistema esta en equilibrio, no se produce en el ningún proceso espontáneo y no hay razón algunapara que realice trabajo.
El enunciado de Lord Kelvin reconoce que en los sistemas térmicos el proceso espontáneo es la transferencia de calor desde altas a bajas temperaturas y que solo con estos procesos espontáneos se puede obtener trabajo.
El segundo enunciado está demostrado por la forma de funcionar los refrigeradores. Se reconoce que la transferencia espontánea de calor es desde alta abaja temperatura, y que el proceso opuesto solo es posible cuando se aporta trabajo.
Los enunciados de Kelvin y Clausius son en realidad sendas definiciones esenciales del concepto de temperatura. La temperatura así definida puede demostrarse que es idéntica a la temperatura que se obtiene de la relación PV=nRT para los gases ideales.
El segundo principio tiene su origen en la posibilidad de queeste principio indique casi siempre la posición del equilibrio en un proceso químico. Se va a considerar con detalle un proceso sencillo que encierra en si la transformación de calor en trabajo.

12-2. CICLO DE CARNOT
Aunque para los químicos no tenga un interés inmediato el proceso de conversión de calor en trabajo, el estudio de un ejemplo destacadamente sencillo consiste en una maquina quelogra esta transformación.
Esta maquina hipotética representa un ejemplo especifico con el que se puede probar que el segundo principio de Termodinámica puede enunciarse también de forma que ya sea útil en el campo de la Química.
El ciclo de esta maquina demuestra que es posible la introducción de una nueva función termodinámica de gran utilidad.
La maquina opera con un mol de gas ideal comosustancia de trabajo, fue estudiada por primera vez por el ingeniero francés Sadi Carnot en 1824. Esta maquina es mas adecuada para este estudio, aunque el desarrollo de la operación no difiere mucho del de una maquina de vapor. Con el ciclo de esta maquina se logra producir trabajo mediante el calor de un deposito que cede parte del calor a otro deposito frío. La maquina funciona de forma continuarepitiendo el ciclo.
En el diagrama de una maquina Carnot, el calor se aporta a una temperatura elevada Th y se elimina a una temperatura mas baja Tl.
El ciclo de Carnot consta de cuatro tiempos. Cada proceso se desarrolla de forma reversible, esto es, la presión del gas es solo infinitésimamente diferente de la del embolo, y el calor se transfiere a través de un gradiente infinitesimal de...