2da ley termodinamica

Cap. 15. Segunda ley de la termodinámica

CAPITULO 15. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Y
ENTROPIA.
La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía
generalizada para incluir el calor como una forma de transferencia de energía.
Esta ley sólo afirma que un aumento en algunas de las formas de energía debe
estar acompañado por una disminución en alguna otra forma dela misma. La
primera ley no produce ninguna restricción sobre los tipos de conversiones de
energía que pueden ocurrir. Además no hace distinción entre el trabajo y el
calor. De acuerdo con la primera ley, la energía interna de un sistema se puede
incrementar ya sea agregando calor o realizando un trabajo sobre el sistema.
Pero existe una diferencia muy importante entre el trabajo y el calorque no se
evidencia de la primera ley. Por ejemplo, es posible convertir completamente
el trabajo en calor, pero en la practica, es imposible convertir completamente
el calor en trabajo sin modificar los alrededores.
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza
pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo
ciertos tipos deconversión de energía pueden ocurrir. Los siguientes son algunos procesos compatibles con la primera ley de la termodinámica, pero que se
cumplen en un orden gobernado por la segunda ley. 1) Cuando dos objetos
que están a diferente temperatura se ponen en contacto térmico entre sí, el calor fluye del objeto más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido. 2) La sal se disuelveespontáneamente en el agua, pero la extracción de la
sal del agua requiere alguna influencia externa. 3) Cuando se deja caer una
pelota de goma al piso, rebota hasta detenerse, pero el proceso inverso nunca
ocurre. Todos estos son ejemplos de procesos irreversibles, es decir procesos
que ocurren naturalmente en una sola dirección. Ninguno de estos procesos
ocurre en el orden temporal opuesto. Si lohicieran, violarían la segunda ley de
la termodinámica. La naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos establece una dirección del tiempo.
La segunda ley de la termodinámica, que se puede enunciar de diferentes formas equivalentes, tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde el punto de vista
de la ingeniería, tal vez la más importante es en relación con la eficiencia limitada de lasmáquinas térmicas. Expresada en forma simple, la segunda ley
afirma que no es posible construir una máquina capaz de convertir por completo, de manera continua, la energía térmica en otras formas de energía.
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Cap. 15. Segunda ley de la termodinámica

15.1. MAQUINAS TERMICAS.
15.1.1 Máquina térmica.
Una máquina térmica es un dispositivo que convierte energía térmica en otras
formasútiles de energía, como la energía eléctrica y/o mecánica. De manera
explícita, una máquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia
de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se absorbe calor de una
fuente a alta temperatura, 2) la máquina realiza un trabajo y 3) libera calor a
una fuente a temperatura más baja.
Por ejemplo, en un motor de gasolina, 1) el combustible quese quema en la
cámara de combustión es el depósito de alta temperatura, 2) se realiza trabajo
mecánico sobre el pistón y 3) la energía de desecho sale por el tubo de escape.
O en un proceso característico para producir electricidad en una planta de potencia, el carbón o algún otro tipo de combustible se quema y el calor generado se usa para producir vapor de agua. El vapor se dirige hacia lasaspas de
una turbina, poniéndola a girar. Posteriormente, la energía asociada a dicha
rotación se usa para mover un generador eléctrico.
Como se menciono antes, una máquina térmica transporta alguna sustancia de
trabajo a través de un proceso cíclico, definido como aquel en el que la sustancia regresa a su estado inicial. Como ejemplo de un proceso cíclico, considérese la operación de una...