segunda ley termmodinamica

Física Térmica 2004
Segunda Ley de la Termodinámica
Gonzalo Abal -- abril 2004
versión corregida – abril 2005: Agradezco a Leonardo Rosés la revisión de éste material
-- G.A.
1.FormulaciónHistórica
a) Necesidad de la Segunda Ley
• Ejemplo: T de calor entre diferencia finita de T
• Ejemplo: ciclo de refr igeración
b) Formulación de Kelvin-Planck
• Def iniciones: máquina térmica,eficiencia tér mica
• Formulación de la segunda ley
c) Formulación de Clausius
• Def iniciones: refrigerador, bomba de calor, COP's
• Formulación de la segunda ley
• Equivalencia conformulación de KP
2. Reversibilidad e irreversibilidad
a) Procesos reversibles
• Concepto General
b) Procesos irreversibles
• Ejemplos varios con irreversibilidades externa e interna.
c) Unamáquina térmica reversible: el Ciclo de Carnot
• Ejemplo con gas ideal: cálculo directo de eficiencia de carnot
• Corolarios de carnot
1. La eficiencia de Carnot es la máxima posible.
2. Toda máquinatérmica reversible opera con eficiencia de Carnot.
• Rendimiento r eal de una máquina térmica reversible.
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Física Térmica 2004
1. Formulación Histórica
a) Necesidad de la Segunda Ley
¿Porquenecesitamos una segunda ley?
La Primera ley (conservación de la energía) pone ciertos límites a los proceso posibles, pero
existen muchos procesos que la cumplen y no ocurren en la realidad.Ejemplo 1: Transferencia de Calor a diferencia de temperatura finita.
Proceso directo:
Dos bloques idénticos de hierro: (m = 1kg, c = 0.450 kJ/kgK) intercambian calor en un recinto
aislado.
Elbloque A esta a 100 C y el B a 20 C. De acuerdo a la primer a ley, al cabo del proceso
intercambian 18 kJ y alcanzan la temperatur a común de 60 C.
U B=mc T B= mc 60-20 = 18 kJ
A
B
U A= mc TA= mc 60-100 =-18 kJ
U A B=0
T (C)
100
60
tiempo
20
2


Física Térmica 2004
Para el "proceso en reversa":
Los bloques se encuentran inicialmente a la misma temperatura (60 C) y...