La Segunda Ley de La Termodinámica

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA La incapacidad de la primera ley de identificar si un proceso puede llevarse a cabo es remediado al introducir otro principio general, la segunda ley de la termodinámica. La  primera ley no restringe la dirección de un proceso, pero satisfacerla no asegura que el  proceso ocurrirá realmente. Cuando los procesos no se pueden dar, esto se puede detectar  con la ayuda de una propiedad llamada entropía. Un proceso no sucede a menos que satisfaga la primera y la segunda ley de la Termodinámica. Termodinámica.

El empleo de la segunda ley de la termodinámica no se limita a identificar la dirección de los procesos. La segunda ley tambin afirma que la energía tiene calidad, así como cantidad. La primera ley tiene que ver con la cantidad y la transformación de la energía de una forma a otra sin importar su calidad. !reservar la calidad de la energía es un inters principal de los ingenieros, y la segunda ley brinda los medios necesarios para determinar la calidad, así como el nivel de degradación de la energía durante un proceso. La naturale"a establece que el total de energía asociada con una fuente trmica nunca puede ser transformada íntegra y completamente en traba#o $til. %e aquí que todo el traba#o se  puede convertir en calor pero no todo el calor puede convertirse en traba#o.

ENTROPÍA La entr entrop opía ía desc descri ribe be lo irre irreve vers rsib ible le de los los sist sistem emas as term termod odin inám ámic icos os..

En

termodinámica, la entropía &simboli"ada como '( es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utili"arse para producir traba#o. Es una función de estado de carácter e)tensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se d de forma natural. La entropía es tambin un indicador de aleatoriedad o caos dentro de un sistema cerrado. * medida que la energía utili"able es irrecuperablemente  perdida, el desorden, la aleatoriedad y el caos aumentan.

DEFINICIONES CLÁSICAS

•

Definición de Kelvin-Plnc!" +Es imposible construir un aparato que opere cíclicamente, cuyo $nico efecto sea absorber calor de una fuente de temperatura y

•

convertirlo en una cantidad equivalente de traba#o. Definición de Cl#$i#$" +Es imposible construir un aparato que opere en un ciclo cuyo $nico efecto sea transferir calor desde una fuente de ba#a temperatura a otra de temperatura mayor.

MÁ%UINA T&RMICA Es un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que reali"a cierta cantidad de traba#o neto positivo a travs de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y -acia un cuerpo a ba#a temperatura. Con frecuencia el termino maquina trmica se utili"a en un sentido más amplio que incluye a todos los dispositivos que producen traba#o. Entre las que tenemos las maquinas refrigerantes y las bombas de calor. El me#or e#emplo de estas máquinas trmicas son los refrigeradores y bombas de calor que tienen como fin enfriar o calentar un entorno.

PROCESOS Y CICLOS RE'ERSI(LES 'on aquellos que en un instante dado pueden detenerse e invertir la secuencia de estados recorridos, para -acer retornar, tanto el sistema como sus alrededores, a sus estados originales dic-o de otra manera/ se dice que un proceso es reversible cuando puede llevarse a cabo la inversión -ipottica del proceso, sin que se viole la segunda ley de la termodinámica.

MÁ%UINA FRIGORÍFICA Es un aparato que opera continuamente o cíclicamente, requiere traba#o y lleva a cabo el ob#etivo de transferir calor desde un cuerpo de ba#a temperatura a otro de temperatura mayor. El fluido de traba#o utili"ado en el ciclo de refrigeración se llama refrigerante como el 0123, 0133, 012456, 01578c, *gua destilada y el amoniaco, que pasan por un ciclo

termodinámico. El ciclo de refrigeración que se usa con mayor frecuencia es el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, que incluye cuatro componentes principales/ un compresor, un condensador, una válvula de e)pansión y un evaporado.

El cual comien"a en el compresor cuando entra el refrigerante a ba#a presión y temperatura en un estado de vapor saturado y sale como vapor sobrecalentado alta presión llega al condensador donde el refrigerante se condensa transfiriendo el calor al agua o al entorno de manera natural o por flu#o for"ado, del condensador sale como vapor -$medo y  pasa a la válvula de e)pansión en donde ba#a su presión y pasa al evaporador donde todo el refrigerante se evapora mediante una transferencia de calor del entorno al fluido de traba#o, este vapor entra nuevamente al compresor cumplindose el ciclo.

La máquina frigorífica puede traba#ar como un refrigerador o como una bomba de calor. Los refrigeradores y las bombas de calor operan en el mismo ciclo, aunque difieren en ob#etivos. •

El )*+e,iv) del efi.ed) es mantener el espacio refrigerado a ba#a temperatura quitándole calor. La descarga de este calor a un medio de mayor temperatura es tan

•

sólo una parte de la operación, no el propósito. El )*+e,iv) de #n *)/* de cl) es mantener un espacio caliente a alta temperatura. Esto se consigue al absorber el calor de una fuente de ba#a temperatura, como el frío aire e)terior, y suministrarlo a un medio de alta temperatura como una casa.

EL CICLO DE CARNOT El ciclo de Carnot fue propuesto en 2935 por el ingeniero francs 'adi Carnot. El ciclo se compone de cuatro procesos reversibles, dos isotrmicos y dos adiabáticos, y puede e#ecutarse ya sea en un sistema cerrado o en uno de flu#o estable, con sustancia pura o con un gas, los cuales permiten obtener una eficiencia mayor del ciclo ya que el traba#o neto  puede ma)imi"arse al utili"ar procesos que requieren la menor cantidad de traba#o y

entreguen la mayor cantidad del mismo. Los cuatro procesos reversibles que componen el ciclo de Carnot son los siguientes/ • • • •

E)pansión isotrmica reversible. E)pansión adiabática reversible. Compresión isotrmica reversible. Compresión adiabática reversible.

Los ciclos reversibles no pueden alcan"arse en la práctica debido a que las irreversibilidades asociadas con cada proceso no pueden eliminarse. 'in embargo, los ciclos reversibles brindan límites superiores en el rendimiento de los ciclos reales. Las máquinas trmicas y las frigoríficas que traba#an en ciclos reversibles son modelos con los cuales las máquinas trmicas y las frigoríficas reales pueden compararse. Los ciclos reversibles sirven tambin como puntos de partida en el desarrollo de los ciclos reales y se modifican seg$n se necesite para cubrir ciertos requerimientos.