Termodinamica

TRABAJO MAXIMO
En una transformación isotérmica se cumple que Q = W, puesto que ΔU = 0. Esto significa que en una transformación isotérmica toda la energía que el sistema puede intercambiar en formade calor, se transforma en trabajo.
Si la transformación además de isotérmica es reversible, el trabajo realizado por el sistema será el máximo posible entre los estados inicial y final de latransformación.
La condición de reversibilidad es necesaria puesto que si la presión exterior fuera apreciablemente menor, (en lugar de infinitesimalmente menor) que la presión del gas, el trabajo deexpansión sería también menor.
El máximo trabajo se consigue entonces cuando en la transformación la presión exterior y del gas son iguales (transformación reversible) y cuando la temperatura permanececonstante (transformación isotérmica). Cuando un proceso isotérmico se realiza irreversiblemente, el trabajo realizado es siempre menor, para el mismo incremento de volumen, que cuando se realizareversiblemente.
Teorema de trabajo máximo
Se desea llevar un sistema de un estado a otro y se dispone de dos sistemas auxiliares: uno que sólo puede intercambiar trabajo, y otro que sólo puedeintercambiar calor. El teorema que presentamos aquí establece que el trabajo entregado es máximo (y el calor entregado, mínimo) cuando el proceso es reversible.
Este teorema generaliza el resultadoobtenido en el ejemplo que dimos más arriba (§ 4.2). Para demostrarlo, comencemos notando que las variaciones de energía interna y de entropía del sistema serán iguales para todos los procesos que tengancomo estados incial y final a los estados y , ya que tanto como son funciones de estado. Podemos pensar que cada proceso está conformado por una sucesión de procesos infinitesimales, de manera queComo esto vale para cualquier proceso, centramos la atención en un proceso infinitesimal particular de esta sucesión posible. En ese caso la primera ley puede escribirse como , donde y son...