Unidad 4 TERMODINAMICA
Páginas: 26 (6269 palabras)
Publicado: 9 de julio de 2015
TERMODINAMICA
UNIDAD 4. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
La primera Ley de la Termodinámica se basa en la ley de la conservación de la energía. Se dice que en un proceso, la energía. Se dice que en un proceso, la energía no se crea ni se destruye, sino que fluye de una parte del universo a otra o se convierte de una forma a otra. La cantidad total de energía del universo se conserva constante.La primera ley ayuda a hacer la contabilidad del balance de energía tal como el suministro de energía, el calor desprendido, el trabajo realizado. Sin embargo, no dice nada acerca de si dicho proceso puede ocurrir en la realidad.
La segunda ley de la Termodinámica proporciona la respuesta.
Un terrón de azúcar se disuelve en una taza de café, un cubo de hielo se funde en la mano y una hoja otoñalgravita hacia la tierra; son procesos espontáneos.
El aspecto interesante acerca de cualquier proceso espontaneo es que el proceso inverso nunca sucede en forma natural. El hielo funde a 0o; no obstante a la misma temperatura, el agua no revierte en forma espontánea a hielo.
Una hoja que cae al suelo no se eleva espontáneamente en el aire ni regresa a la rama donde se encontraba.
Puedeconcluirse que el proceso que ocurre espontáneamente en una dirección no puede tener lugar también en forma espontánea en la dirección opuesta; de otro modo, nunca sucedería algo en el universo.
Considérese una pelota de goma sostenida a cierta distancia arriba del piso:
==PROCESO ESPONTANEO. Cuando la pelota desciende choca contra el piso y cede parte de su energía cinética a las moléculas del mismo.Como resultado, la pelota no asciende a la altura anterior y el piso se calienta un poco. La longitud de la flecha indica la amplitud de la vibración molecular.
==UN EVENTO IMPOSIBLE. La pelota originalmente en reposo sobre el piso no puede ascender en forma espontanea en el aire absorbiendo la energía térmica del piso.
Ahora considérese el gas encerrado en un cilindro provisto de un pistónmovible. Si la presión del gas es superior a la presión externa, entonces el gas es superior a la presión externa, entonces el gas se expandirá hasta que las presiones internas y externas sean iguales. Este es otro ejemplo de un proceso espontaneo. ¿Qué tendría que suceder para que el gas se contrajera en forma espontanea?. Se requeriría que casi todas las moléculas se alejaran del pintón y que almismo tiempo, se acomodaran en otra parte del cilindro. Ahora bien, en cualquier momento, muchas moléculas evidentemente estarán haciendo esto, pero nunca se observará que 6 x 1023 moléculas estén ejecutando este movimiento unidireccional debido a que los movimientos de traslación de las moléculas son completamente aleatorios.
Si el cambio de energía no puede emplearse para indicar la direcciónde un proceso espontaneo, entonces se busca otra función termodinámica que permite hacerlo. Esta es, la ENTROPIA.
MEDIDA DE LA ENTROPIA
La interpretación más moderna de la entropía es que es una medida del desorden. A mayor desorden, mayor entropía. Por tanto, la 2da ley nos está diciendo que el universo continuamente se está haciendo más desordenado. Esto no significa que una pequeña partedel universo (el sistema) no puede estarse ordenando. Al congelar el agua en el refrigerador, estamos aumentando el orden en el sistema. Sin embargo, el desorden causado por el calor desprendido fuera del congelador supera el orden creado en el hielo. Muchos procesos biológicos comprenden disminución de la entropía para el organismo, pero ellos siempre están acoplados a otros procesos queincrementan la entropía, así que la suma es siempre positiva.
Feynman (1963) define el desorden como el numero de formas en que lo interno puede disponerse de manera que desde afuera el sistema parezca el mismo. Por ejemplo, 1 mol de hielo es mas ordenado que 1 mol de agua a la misma temperatura porque las moléculas de agua en el líquido, pueden tener muchos arreglos diferentes pero todavía tienen las...
UNIDAD 4. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
La primera Ley de la Termodinámica se basa en la ley de la conservación de la energía. Se dice que en un proceso, la energía. Se dice que en un proceso, la energía no se crea ni se destruye, sino que fluye de una parte del universo a otra o se convierte de una forma a otra. La cantidad total de energía del universo se conserva constante.La primera ley ayuda a hacer la contabilidad del balance de energía tal como el suministro de energía, el calor desprendido, el trabajo realizado. Sin embargo, no dice nada acerca de si dicho proceso puede ocurrir en la realidad.
La segunda ley de la Termodinámica proporciona la respuesta.
Un terrón de azúcar se disuelve en una taza de café, un cubo de hielo se funde en la mano y una hoja otoñalgravita hacia la tierra; son procesos espontáneos.
El aspecto interesante acerca de cualquier proceso espontaneo es que el proceso inverso nunca sucede en forma natural. El hielo funde a 0o; no obstante a la misma temperatura, el agua no revierte en forma espontánea a hielo.
Una hoja que cae al suelo no se eleva espontáneamente en el aire ni regresa a la rama donde se encontraba.
Puedeconcluirse que el proceso que ocurre espontáneamente en una dirección no puede tener lugar también en forma espontánea en la dirección opuesta; de otro modo, nunca sucedería algo en el universo.
Considérese una pelota de goma sostenida a cierta distancia arriba del piso:
==PROCESO ESPONTANEO. Cuando la pelota desciende choca contra el piso y cede parte de su energía cinética a las moléculas del mismo.Como resultado, la pelota no asciende a la altura anterior y el piso se calienta un poco. La longitud de la flecha indica la amplitud de la vibración molecular.
==UN EVENTO IMPOSIBLE. La pelota originalmente en reposo sobre el piso no puede ascender en forma espontanea en el aire absorbiendo la energía térmica del piso.
Ahora considérese el gas encerrado en un cilindro provisto de un pistónmovible. Si la presión del gas es superior a la presión externa, entonces el gas es superior a la presión externa, entonces el gas se expandirá hasta que las presiones internas y externas sean iguales. Este es otro ejemplo de un proceso espontaneo. ¿Qué tendría que suceder para que el gas se contrajera en forma espontanea?. Se requeriría que casi todas las moléculas se alejaran del pintón y que almismo tiempo, se acomodaran en otra parte del cilindro. Ahora bien, en cualquier momento, muchas moléculas evidentemente estarán haciendo esto, pero nunca se observará que 6 x 1023 moléculas estén ejecutando este movimiento unidireccional debido a que los movimientos de traslación de las moléculas son completamente aleatorios.
Si el cambio de energía no puede emplearse para indicar la direcciónde un proceso espontaneo, entonces se busca otra función termodinámica que permite hacerlo. Esta es, la ENTROPIA.
MEDIDA DE LA ENTROPIA
La interpretación más moderna de la entropía es que es una medida del desorden. A mayor desorden, mayor entropía. Por tanto, la 2da ley nos está diciendo que el universo continuamente se está haciendo más desordenado. Esto no significa que una pequeña partedel universo (el sistema) no puede estarse ordenando. Al congelar el agua en el refrigerador, estamos aumentando el orden en el sistema. Sin embargo, el desorden causado por el calor desprendido fuera del congelador supera el orden creado en el hielo. Muchos procesos biológicos comprenden disminución de la entropía para el organismo, pero ellos siempre están acoplados a otros procesos queincrementan la entropía, así que la suma es siempre positiva.
Feynman (1963) define el desorden como el numero de formas en que lo interno puede disponerse de manera que desde afuera el sistema parezca el mismo. Por ejemplo, 1 mol de hielo es mas ordenado que 1 mol de agua a la misma temperatura porque las moléculas de agua en el líquido, pueden tener muchos arreglos diferentes pero todavía tienen las...
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