La segunda ley

La segunda ley: los conceptos.
Introduccion.
Algunas cosas ocurren espontáneamente, otras no. Un gas se expande y llena el volumen disponible, pero no se contrae espontáneamente a un volumen menor. Un cuerpo caliente se enfria hasta alcanzar la temperatura de sus alrededores, pero no se calienta espontáneamente a sus expensas. Una reacción química ocurre en una dirección mas que en otra: alquemar diamantes se obtiene dióxido de carbono caliente, pero al calentar dióxido de carbono, es decir, la dirección de los cambios espontaneos. He hecho, se puede comprimir un gas, los refrigeradores enfrían y se pueden hacer diamantes, pero ninguna de estas cosas ocurre espontáneamente, se producen haciendo trabajo.
¿Qué determina la dirección del cambio espontaneo? No es la energía total. Laprimera ley establece que la energía se conserva en cualquier proceso y no podemos ignorarlo ahora diciendo que todo tiende hacia el estado de menor energía.
¿Será la energía del sistema en sí la que tiende hacia un mínimo? Dos argumentos demuestran que esto no puede ser. Primero, un gas ideal se expande de forma espontánea en el vacío, pero su energía interna permanece constante. En un segundo lugar,si la energía de un sistema disminuye durante un proceso espontaneo, la energía de los alrededores debe aumentar en la misma cantidad. El aumento de la energía en los alrededores es un proceso tan espontaneo como la disminución de energía del sistema.
Cuando un cambio ocurre, la energía total permanece constante, pero se distribuye de diferente forma, ¿Será entonces que la dirección de un cambioesta relacionada con la distribución de energía? Vere mos que es lo que sucede. Los cambios espontáneos siempre van de una reducción en la calidada de la energía, en el sentido de ques degradada a una forma mas dispersa y caotica.
5.1.- medición de la dispersión: la entropía.
La primera ley implico la introducción de la U, la energía interna, que es una función de estado que permite establecersi el cambio propuesto es factible: solo ocurren aquellos cambios en la que la energía total del sistema aislado permanece constante. La segunda ley también conduce a una función de estado, la entropía (símbolo:S) que permite establecer si un estado es accesible desde otro por medio de un cambio espontaneo: la entropía del universo debe ser después de ocurrido un cambio espontaneo. La primera leyutiliza la energía interna para identificar los cambios permitidos; la segunda ley utiliza la entropía para identificar entre estos cambios permitidos los que son espontaneos.
Una forma de introducir la entropía da lugar a la idea de que se puede calcular el grado de dispersión de la energía : esto conduce a la definición estadística de entropía, que se tratara en la segunda parte, cuando ya sehayan visto los niveles de energía molecular y atómico. Otro enfoque desarrolla la idea de que la dispersión se puede relacionar con el calor implicado en el proceso: esto da lugar a la definición termodinámica
5.1(a) La segunda ley.
El ejemplo mas fundamental de un proceso espontaneo irreversible es la generación de calor en un deposito a una consecuencia de la caída de peso. Durante el proceso sedegrada la calidad. De energía en el sentido que se hace menos disponible para realizar el trabajo. Todos los cambios espontáneos van acompañados por este tipo de degradación, de forma que la definición de entropía a la que conduce nuestro ejemplo resulta ser de aplicación universal.
Los procesos irreversibles son procesos espontáneos: producen una degradación en la calidad de la energía y, portanto, un aumento en la entropía del universo. Los procesos irreversibles generan entropía. Por el contrario, los procesos reversibles son cambios muy bien compensados, encontrándose en el sistema en equilibrio con sus alrededores en cada etapa del proceso. Cada etapa infinitesimal de una trayectoria reversible casi estatica es reversible y tiene lugar sin degradación de la calidad de la energía,...