UNIDAD 5

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA.
Existen diferentes formas de enunciar la segunda ley de la termodinámica, pero en
su versión más simple, establece que “el calor jamás fluye espontáneamente
de un objeto frío a un objeto caliente”.
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza
pueden ocurrir o no.
La Energía no puede destruirse, pero en cada conversión se pierdealgo de
energía en forma de un “calor inútil”. La medida en que se degrada la energía
hasta la “inutilidad” recibe el nombre de “Entropía”. El concepto entraña
consecuencias e implicaciones de muy amplia trascendencia científica y filosófica,
ya que indica que el universo marcha lentamente a una muerte segura, conocida
como la muerte térmica del universo.

El vaso de autollenado de Robert Boyle,violaría la
segunda ley de la termodinámica

En la naturaleza hay procesos que suceden pero cuyos procesos inversos no,
para explicar esa falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la
termodinámica. Los procesos naturales tienden a ir hacia la dispersión de la
energía

ENTROPIA
La definición más elemental de este concepto es la siguiente: Entropía es el grado
de desorden que tiene unsistema. La palabra entropía procede del griego em que
significa sobre, en y cerca de; y sqopg, que significa giro, alternativa, cambio,
evolución o transformación. La entropía es un patrón de medida. En física esto se
aplica a la segunda ley de la termodinámica , la cual dice que los sistemas
aislados tienden al desorden, es decir, las cosas tienden al caos a medida que
pasa el tiempo.
Considere unproceso infinitesimal en un sistema entre dos estados de equilibrio.
Sea dQr es la cantidad de energía térmica que se transferiría si el sistema hubiera
seguido una trayectoria reversible, entonces el cambio en la entropía dS,
independientemente de la trayectoria real seguida, es igual a la cantidad de
energía térmica transferida a lo largo de la trayectoria reversible dividida entre la
temperaturaabsoluta del sistema:

EJEMPLO DE ENTROPIA

1) Hay entropía al fundir un cubo de hielo.
El orden que guardaba la estructura cristalina del hielo se pierde o desordena al
pasar a la fase líquida. La entropía es un grado de desorden.
2.- Hay entropía en la caída de agua de una cascada.
La entropía esta presente en todo evento natural, la cascada no puede caer
espontáneamente hacia arriba.

Seconsidera un ciclo reversible formado por dos procesos internamente
reversibles A y B como se muestra en la Figura

Ciclo Reversible
Aplicando la desigualdad de Clausius, se tiene lo siguiente

Estados 1 y 2, el valor de esta integral depende sólo de los estados extremos y no
de la trayectoria seguida. En consecuencia debe representar el cambio de una
propiedad ya que es independiente de la trayectoria.A esta propiedad se
denomina entropía y se designa por S.

La entropía por unidad de masa, denominada s, es una propiedad intensiva y se
mide con la unidad kJ/(kg.K).
El cambio de entropía de un sistema durante un proceso se determina al integrar
la ecuación 2.83 entre los estados inicial y final:

PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES.
Los procesos reales se producen en una dirección preferente.Es así como el calor
fluye en forma espontánea de un cuerpo más cálido a otro más frío, pero el
proceso inverso sólo se puede lograr con alguna influencia externa. Cuando un
bloque desliza sobre una superficie, finalmente se detendrá. La energía mecánica
del bloque se transforma en energía interna del bloque y de la superficie.
Estos procesos unidireccionales se llaman procesos irreversibles. Engeneral,
un proceso es irreversible si el sistema y sus alrededores no pueden regresar a su
estado inicial.
Por el contrario, un proceso es reversible si su dirección puede invertirse en
cualquier punto mediante un cambio infinitesimal en las condiciones externas.
Una transformación reversible se realiza mediante una sucesión de estados de
equilibrio del sistema con su entorno y es posible...