SEGUNDA LEY DE LA TERMODIN MICA

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. 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.
Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen en contacto térmico entre sí, el calor fluye delobjeto más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido.
La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la extracción de la sal del agua requiere alguna influencia externa.
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 unasola dirección. Ninguno de estos procesos ocurre en el orden temporal opuesto. Si lo hicieran, violarían la segunda ley de la termodinámica. La naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos establece una dirección del tiempo.
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 unobjeto frío a un objeto caliente”.
Eficiencia Térmica.
La eficiencia térmica, de una máquina térmica se define como la razón entre el trabajo neto realizado y el calor absorbido durante un ciclo, se escribe de la forma:

Se puede pensar en la eficiencia como la razón de lo que se obtiene (trabajo mecánico) a lo que se paga por energía. Este resultado muestra que una máquina térmica tiene unaeficiencia de 100% (e = 1) sólo si QF = 0, es decir, si no se libera calor a la fuente fría. En otras palabras, una máquina térmica con una eficiencia perfecta deberá convertir toda la energía calórica absorbida QC en trabajo mecánico. La segunda ley de la termodinámica, que enseguida analizamos, establece que esto es imposible.
Forma De Kelvin – Planck De La Segunda Ley De La Termodinámica.
En lapráctica, se encuentra que todas las máquinas térmicas sólo convierten una pequeña fracción del calor absorbido en trabajo mecánico. Por ejemplo un buen motor de un automóvil tiene una eficiencia aproximada de 20% y los motores diesel tienen una eficiencia en el rango de 35% a 40%. En base a este hecho, el enunciado de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica es el siguiente:
“es imposibleconstruir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la misma cantidad de trabajo”.
Esto es equivalente a afirmar que “es imposible construir una máquina de movimiento perpetuo de segunda clase”, es decir, una máquina que pudiera violar la segunda ley de la termodinámica. La figura 15.2 es un diagrama esquemático deuna máquina térmica perfecta imposible de construir.
Un refrigerador es una máquina térmica que opera en sentido inverso, como se muestra de manera esquemática en la figura 15.3. La máquina absorbe calor QF de la fuente fría y entrega calor QC a la fuente cálida. Esto sólo puede ser posible si se hace trabajo sobre el refrigerador. De la primera ley, se ve que el calor cedido a la fuente calientedebe ser igual a la suma del trabajo realizado y el calor absorbido de la fuente fría. Por lo tanto, se ve que el refrigerador transfiere calor del cuerpo más frío a un cuerpo más cálido.
Enunciado De Clausius De La Segunda Ley De La Termodinámica.
Resulta deseable construir un refrigerador que pueda realizar su proceso con el mínimo de trabajo. Si se pudiera construir uno donde el proceso derefrigeración se realice sin ningún trabajo, se tendría un refrigerador perfecto. Esto es imposible, porque se violaría la segunda ley de la termodinámica, que es el enunciado de Clausius de la segunda ley.
“es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más elevada”.
En términos...