Ensayo Segunda Ley De La Termodinamica ou5n

FACULTAD DE INGENIERÍA Colegio de Ingeniería Industrial ENSAYO DE SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y ENTROPÍA

Materia: Termodinámica

ALUMNO

MATRICULA

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario.

Conservar la cantidad de la energía es una cuestión importante para los ingenieros, y la segunda ley provee lo medios necesarios para determinarla, así como el grado de degradación que sufre la energía durante el proceso. Aplicado a esto, mayor cantidad de energía a alta temperatura se puede convertir en trabajo, por lo tanto tiene una calidad mayor que esa misma cantidad de energía a una temperatura menor. La Segunda Ley de la Termodinámica es un axioma que nos indica el hecho de que todo proceso es degenerativo, esto es, que si el resultado del proceso es una degradación de la energía en cuanto a su capacidad para realizar trabajo, entonces tal proceso ocurriría. De esta manera, sabemos que es sencillo convertir el trabajo en calor, pero empíricamente sabemos que el calor no puede convertirse total y continuamente en trabajo. De esto podemos entonces concluir que el trabajo es una forma más valiosa de energía que el calor. La 2a. Ley se puede establecer en diferentes formas, todas equivalentes entre sí en cuanto a consecuencias finales. Axioma de Clausius: “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 sencillos, el calor no puede fluir espontáneamente de un objeto frío a otro cálido. Este enunciado de la segunda ley establece la dirección del flujo de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del cuerpo más frío al más cálido si se hace trabajo sobre el sistema Enunciado de Kelvin-Planck: En la práctica, 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 imposible construir 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”.

ENTROPÍA La entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Fue Rudolf Clausius quien le dio nombre y la desarrolló durante la década de 1850 y Ludwig Boltzmann, quien encontró en 1877 la manera de expresar matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad. Cambio espontáneo: Aquél que tiende a ocurrir sin necesidad de ser impulsado por una influencia externa. De la experiencia se deduce que el tiempo va en una dirección y que todo sistema aislado evoluciona en un sentido hasta alcanzar el equilibrio. La función de estado cuya variación en un proceso determina en qué sentido tiene lugar, es la entropía (S). La entropía puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden) o bien como una medida de la pérdida de información de un sistema cuando este evoluciona a partir de un estado inicial.

ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA TERMODINÁMICA

En un proceso termodinámico reversible:

dQrev = T dS

a T= cte

dWrev= - P dV

a

P= cte

du = dq + dw dU = TdS - PdV

DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN DE ENTROPÍA EN SISTEMAS CERRADOS El cambio de entropía en un proceso reversible arbitrario entre un estado inicial y un estado final es:

f

f

i

i

S   dS  

dQ T (Trayectoria reversible)

Proceso Cíclico S  S 1  S 1   dS  

Qrev 0 T

En un proceso cíclico el estado final es el inicial, con independencia de si es reversible o irreversible.