Termodinámica I La irreversibilidad en la Termodinámica

1. DIEGO A. LEAL P.
C.I 25927184
SAIA
FEBRERO 2017

2. LA SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA
Por qué unos procesos ocurren en un sentido y
no
En el contrario?

3. 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.

4. 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.

5. 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
temperatura
2. La máquina realiza trabajo
3. 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

6. 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.

7. TODOS LOS PROCESOS EN LA NATURALEZA SON
IRREVERSIBLES
Por eso la Entropía siempre aumenta

8.  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.

9. * 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.

10. *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.

11. *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.

12. 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

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

14. 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).