Segunda Ley De Termodinamica

CAPITULO 15. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Y

ENTROPIA.

La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza

pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo

ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir. 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. 1) Cuando dos objetos

que están a diferente temperatura se ponen en contacto térmico entre sí, el calor

fluye del objeto más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido.

2) La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la extracción de la

sal del agua requiere alguna influencia externa. 3) 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 una sola 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.

La segunda ley de la termodinámica, que se puede enunciar de diferentes formas

equivalentes, tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde el punto de vista

de la ingeniería, tal vez la más importante es en relación con la eficiencia limitada

de las máquinas térmicas. Expresada en forma simple, la segunda ley

afirma que no es posible construir una máquina capaz de convertir por completo,

de manera continua, la energía térmica

15.1. MAQUINAS TERMICAS.

15.1.1 Máquina térmica.

una máquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia

de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se absorbe calor de una

fuente a alta temperatura, 2) la máquina realiza un trabajo y 3) libera calor a

una fuente a temperatura más baja.

Por ejemplo, en un motor de gasolina, 1) el combustible que se quema en la

cámara de combustión es el depósito de alta temperatura, 2) se realiza trabajo

mecánico sobre el pistón y 3) la energía de desecho sale por el tubo de escape.

Como se menciono antes, una máquina térmica transporta alguna sustancia de

trabajo a través de un proceso cíclico, definido como aquel en el que la sustancia

regresa a su estado inicial. Como ejemplo de un proceso cíclico, considérese

la operación de una máquina de vapor en la cual la sustancia de trabajo

es el agua. El agua se lleva a través de un ciclo en el que primero se convierte

a vapor en una caldera y después de expande contra un pistón. Después que el

vapor se condensa con agua fría, se regresa a la caldera y el proceso se repite.

En la operación de cualquier máquina térmica, se extrae una cierta cantidad de

calor de una fuente a alta temperatura, se

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