DIEGO A. LEAL P.C.I 25927184SAIA 

FEBRERO 2017

 LA IRREVERSIBILIDAD EN LA TERMODINÁMICA

2da LEY TERMODINÁMICA

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Por qué unos procesos ocurren en un sentido y no

En el contrario?

La segunda Ley de la Termodinámica establece cuáles procesos pueden ocurrir y cuáles no en la naturaleza.

Tenemos los siguientes ejemplos:

Una pelota de goma se deja caer al suelo y la misma rebota en varias oportunidades hasta que finalmente deja de rebotar y queda en reposo, esa pelota no vuelve a rebotar por si sola.

Si unimos dos objetos a diferentes temperatura, la energía térmica siempre fluirá del objeto mas caliente al mas frío, nuca al inverso.

LA FORMA DE KELVIN-PLANCK ESTABLECE:

No es posible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía térmica de un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Una máquina térmica lleva a cierta sustancia de trabajo a través de un proceso de un ciclo durante el cual:1. La energía térmica se absorbe de una fuente a alta temperatura2. La máquina realiza trabajo3. La máquina expulsa energía térmica a una fuente de menor

temperatura

La máquina absorbe energía térmica Qc de un depósito caliente, libera la energía térmica Qf al depósito frío y efectúa un trabajo W

DEFINICIÓN DE IRREVERSABILIDAD

* En termodinámica, el concepto de IRREVERSIBILIDAD se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde esta perspectiva termodinámica, todos los procesos naturales son irreversibles. El fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho de que si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará.

TODOS LOS PROCESOS EN LA NATURALEZA SON IRREVERSIBLES

Por eso la Entropía siempre aumenta

Cierta cantidad de "energía de transformación" se activará cuando las moléculas del "cuerpo de trabajo" interaccionen entre sí al cambiar de un estado a otro. Durante esta transformación, habrá cierta pérdida o disipación de energía calorífica, atribuible al rozamiento intermolecular y a las colisiones.

Lo importante es que dicha energía no será recuperable si el proceso se invierte.

Cuando un sistema termodinámico pasa, en un proceso reversible e isotérmico, del estado 1 al estado 2, el cambio en su entropía es igual a la cantidad de calor intercambiado entre el sistema y el medio dividido por su temperatura absoluta.

* La termodinámica define el comportamiento estadístico de muchas entidades, cuyo exacto comportamiento es dado por leyes más específicas. Debido a que las leyes fundamentales de la física son en todo momento reversibles, puede argumentarse que la irreversibilidad de la termodinámica debe presentarse estadísticamente en la naturaleza, es decir, que debe simplemente ser muy improbable, pero no imposible, que la entropía disminuya con el tiempo en un sistema dado.

*Al no tener un depósito de baja temperatura, no habría perdidas de energía y todo el calor cedido a la maquina seria transformado en trabajo, este levantaría un peso y sería utilizado nuevamente como energía calorífica para realizar la misma cantidad de trabajo de manera indefinida. Semejante dispositivo tendría una eficiencia del 100%. Lo que no se ha observado hasta ahora.

*La solución encontrada en el enunciado de Kelvin-Planck menciona que cierta cantidad de calor de algún modo debe escapar hacia algún lugar, por lo cual debe haber otro depósito de temperatura.

*Habiendo dos depósitos; uno de alta y otro de baja temperatura, la máquina recibirá calor del de alta temperatura, mediante una sustancia de trabajo tal como agua, que transporta el calor como vapor saturado o sobrecalentado para cederlo a determinados consumidores, realizando una cantidad de trabajo y levantando un peso. De esta manera, un porcentaje de calor sería cedido hacia el depósito de baja temperatura.

ENUNCIADO DE CLAUSCIUS La entropía figura dentro de una rama de la física como una especie de

desorden de todo aquello que es sistematizado, es decir, como la referencia o la demostración de que cuando algo no es controlado puede transformarse y desordenarse.

La entropía, además, supone que de ese caos o desorden existente en un sistema surja una situación de equilibrio u homogeneidad que, a pesar de ser diferente a la condición inicial, suponga que las partes se hallan ahora igualadas o equilibradas.

Esta idea de desorden termodinámico fue plasmada mediante una función ideada por RUDOLF CLAUSIUS a partir de un proceso cíclico reversible.

En todo proceso reversible la integral curvilínea de

sólo depende de los estados inicial y final, con independencia del camino seguido (δQ es la cantidad de calor absorbida en el proceso en cuestión y T es la temperatura absoluta). Por tanto, ha de existir una función del estado del sistema,

S=f(P,V,T), denominada entropía

ENTROPIAColoquialmente, suele considerarse que la entropía es el desorden de un sistema, es decir, su grado de homogeneidad.

Un ejemplo doméstico sería el de lanzar un vaso de cristal al suelo: tenderá a romperse y a esparcirse, mientras que jamás será posible que, lanzando trozos de cristal, se construya un vaso por sí solo.

Otro ejemplo doméstico: imagínense dos envases de un litro de capacidad que contienen, respectivamente, pintura blanca y pintura negra; con una cucharita, se toma pintura blanca, se vierte en el recipiente de pintura negra y se mezcla; luego se toma pintura negra con la misma cucharita, se vierte en el recipiente de pintura blanca y se mezclan; el proceso se repite hasta que se obtienen dos litros de pintura gris, que no podrán reconvertirse en un litro de pintura blanca y otro de pintura negra; la entropía del conjunto ha ido en aumento hasta llegar a un máximo cuando los colores de ambos recipientes son sensiblemente iguales (sistema homogéneo).