Termo

VI.- SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
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VI.1.- INTRODUCCIÓN
La Termodinámica trata las transformaciones de la energía, y sus leyes describen los límites dentro
de los cuales ocurren esas transformaciones; el Primer Principio expresa que en cualquier proceso la
energía se conserva, y no impone ninguna restricción respecto a la dirección del proceso. Sinembargo, la
experiencia indica la existencia de una cierta restricción, y su expresión constituye el Segundo Principio.
El Primer Principio define a la energía interna U como una función de estado, y niega la posibilidad de
que se verifiquen procesos en los que no se cumpla el Principio de Conservación de la Energía.
Las diferencias entre las dos formas de energía, calor y trabajo, proporcionancierta luz sobre el Segundo Principio. En un balance de energía, tanto el trabajo como el calor participan como simples términos aditivos, midiéndose con el mismo tipo de unidades, y aunque ésto es válido para el balance de energía, la experiencia muestra que hay una diferencia de calidad entre el calor y el trabajo, que se puede observar mediante el siguiente ejemplo: Nadie ha visto que una piedraque reposa en el suelo de una habitación se enfríe espontáneamente y salte hasta una cierta altura, convirtiendo así la energía calorífica en
energía potencial; este proceso no viene prohibido por las leyes del Primer Principio de la Termodinámica
de Conservación de la Energía; el proceso en sí no es imposible, sólo, que la probabilidad de que se produzca es nula.
El trabajo se transformarápidamente en otras formas de energía, como energía potencial (elevación
de un peso), energía cinética (aceleración de una masa), energía eléctrica (generador eléctrico), rozamiento, (proceso disipativo que transforma el trabajo en calor), etc., que se pueden realizar con un rendimiento de conversión cercano al 100%; de hecho, el trabajo se transforma por completo en calor, como lo
demostraron losexperimentos de Joule, pero el calor no se transforma íntegramente en trabajo.
Todos los esfuerzos para diseñar un proceso de conversión continua y completa de calor en trabajo o
en energía mecánica o eléctrica, han fallado pese a las mejoras que se han hecho en los aparatos empleados, por lo que el rendimiento de conversión no suele superar el 40%; estos valores tan bajos conducen a la conclusiónde que el calor es una forma de energía intrínsecamente menos útil y menos valiosa
que una cantidad equivalente de trabajo o de energía mecánica o eléctrica.
Una definición del Segundo Principio sería la siguiente: Es imposible, mediante un proceso cíclico
transformar completamente en trabajo, el calor absorbido por un sistema.
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Se sabe que el flujo de calor entre dos cuerpos siempretiene lugar del cuerpo más caliente al más frío
y nunca al contrario; este hecho tiene tal importancia que su concepto puede servir como una manifestación aceptable del Segundo Principio de la Termodinámica, como resultado de la restricción impuesta
a la dirección de los procesos reales, por lo que es posible establecer enunciados generales que describan
tal restricción y que, por consiguiente,sirvan para expresar el Segundo Principio.
Otra definición del Segundo Principio: Ningún proceso puede consistir únicamente en la transferencia
de calor de un nivel de temperatura dado a otro superior. Nada se opone, desde el punto de vista del Primer Principio, a que el cuerpo frío ceda energía al caliente, ya que lo único que el Primer Principio exige
es que la energía absorbida por elcuerpo caliente sea igual a la cedida por el cuerpo frío; para subsanar
esta anomalía, el Segundo Principio define un sentido a la transformación, siendo ésta sólo posible en el
sentido de máxima probabilidad, definiendo una función termodinámica de estado con el nombre de entropía que nos va a proporcionar una idea cuantitativa de estas irreversibilidades.
Una tercera definición del Segundo...