Maquina de vapor

RESUMEN
De la máquina de vapor al cero absoluto (calor y entropía)
I. Bosquejo histórico
Las maquinas térmicas se desarrollaron sin que hubiese existido la menor compresión sobre las causas teóricas de su funcionamiento. En 1698 Thomas Savery, basado en la idea de Edward Somerset, inventó la que puede considerarse como la primera máquina de vapor.
Joseph Black un médico y químico escocés,quien a mediados del siglo XVIII aclaró la distinción entre calor y temperatura. Desde la época de los griegos existía una polémica acerca de la naturaleza del calor. Robert Boyle sugería que el calor de una sustancia material (formado por partículas que se repelen entre sí pero son atraídas a las partículas de materia ordinaria) que se comportaba como un fluido elástico, sutil, que llenaba todoslos cuerpos y cuya densidad aumentaba con la temperatura. Este fluido fue llamado el "calórico".
No se tuvo una teoría que guiara el desarrollo de las maquinas térmicas hasta 1840 y la evolución de la tecnología fue casi empírica. La primera persona que planteó la interrogante para conocer el principio o los principios que rigen el funcionamiento de estas máquinas, fue el N. Sadi Carnot. Élpropuso que el trabajo aprovechable sólo depende de la temperatura de los dos cuerpos entre los cuales funciona la máquina y no de los agentes encargados de producirlo.
II. El principio de la conservación de la energía
Por principio de la conservación de la energía, la energía suministrada debe convertirse en otro tipo de energía. A esta energía la llamamos la energía interna del sistema. Lasexperiencias de Joule sirvieron para extender esta observación a todo sistema termodinámico y postular que si a cualquier sistema le suministramos una cierta cantidad de energía mecánica W, éstas ó lo provoca un incremento en la energía interna del sistema U. La existencia de esta cantidad de energía interna para cualquier sistema, es el postulado conocido como la primera ley de la termostática.
Ucorresponde a una cantidad que no depende de la naturaleza del proceso usado para medirla, pues es una variable de estado, una cantidad intrínseca a la naturaleza del sistema que se escoge para estudiarlo. Q y W sólo tienen sentido y aparecen en escena si ocurre un proceso determinado en el cual puede realizar o recibir trabajo y absorber o ceder calor.
III. El camino hacia la segunda ley.
Laentropía R. Clausius fue quien concibió en forma matemática las dos primeras leyes de la termostática. Basándose en la hipótesis de suponer que el proceso a que está sujeta la substancia operante en una máquina térmica es un proceso "ideal". El proceso es "reversible" y la idealidad realmente estriba en que la reversibilidad implica que se lleve a cabo muy lentamente para que en cada estadointermedio por el que pasa el sistema, alcance un estado de equilibrio y además no haya pérdidas de energía por fricción.
Clausius afirma que en todo proceso reversible e isotérmico (temperatura constante) el cociente deQ/T no depende del proceso sino sólo depende de los estados final e inicial, ambos forzosamente de equilibrio. Esta aseveración implica que dicho cociente (S) es una propiedadinherente del sistema, un atributo que está en la misma jerarquía que p, V, T, U, etc. No depende del proceso cíclico
Clausius observó que para un proceso irreversible, el cambio en la función S es mayor que el cocienteQrev. /T. Esto lo llevó a proponer que para cualquier proceso que tenga lugar entre dos estados de equilibrio de un sistema dado, la relación S•Q/T donde Q es el calor transferido entreel sistema y el cuerpo o el medio ambiente, con el cual esté en contacto y se encuentra a la temperatura T. Esta relación es una forma de expresar la segunda ley de la termostática.
IV. El concepto de la entropía
Según el axioma de Clausius es imposible construir una máquina, que operando en ciclos no haga otra cosa que extraer una cierta cantidad de calor y llevarlo de un cuerpo frío a otro...