Segunda Ley de Termodinámica.
CONCEPTOS PRINCIPALES:
Entropía (S):
Definición: Medida del desorden o la aleatoriedad en un sistema.
Propiedad: En un sistema aislado, la entropía nunca disminuye; tiende a aumentar hasta alcanzar un máximo.
Procesos Irreversibles:
Definición: Procesos que no pueden revertirse sin dejar cambios en el entorno.
Ejemplo: Expansión libre de un gas, fricción, mezclado de sustancias.
Ciclo de Carnot:
Definición: Ciclo termodinámico ideal que describe la máxima eficiencia que una máquina térmica puede alcanzar.
Componentes: Comprende dos procesos isotérmicos y dos adiabáticos.
Eficiencia Térmica:
Definición: Relación entre el trabajo obtenido y el calor absorbido por una máquina térmica.
SUBCONCEPTOS Y RELACIONES:
Energía Interna (U):Relación con Entropía: El cambio en la energía interna puede relacionarse con cambios en la entropía y el calor transferido en un proceso.
Calor:
Temperatura (T):
Importancia en el Ciclo de Carnot: Las temperaturas de los focos caliente y frío determinan la eficiencia máxima posible.
Relación con Entropía: En un proceso reversible, el calor absorbido o liberado está directamente relacionado con el cambio de entropía.
Dirección del Flujo de Calor: El calor siempre fluye de una región de mayor temperatura a una de menor temperatura.
Trabajo (W):
Conversión y Entropía: No todo el calor puede convertirse en trabajo debido al incremento de entropía.
Trabajo en el Ciclo de Carnot: El trabajo neto producido en un ciclo es la diferencia entre el calor absorbido y el rechazado.
Principios Fundamentales:
Principio de Entropía Aumentada:
En cualquier proceso espontáneo, la entropía total de un sistema y su entorno siempre aumenta.
Segunda Ley en Términos de Máquinas Térmicas:
Ninguna máquina térmica puede ser 100% eficiente, siempre hay una parte del calor que no se puede convertir en trabajo y se rechaza al entorno.
Ciclo de Carnot y Eficiencia:
El ciclo de Carnot establece el límite superior de la eficiencia que cualquier máquina térmica puede alcanzar.
Conexiones Entre Conceptos:
Entropía y Procesos Irreversibles:
En un proceso irreversible, la entropía del universo aumenta, mientras que en un proceso reversible, la entropía del sistema puede mantenerse constante pero la del universo también puede aumentar.
Ciclo de Carnot y Segunda Ley:
El ciclo de Carnot ejemplifica cómo la segunda ley impone un límite a la eficiencia de las máquinas térmicas.
Eficiencia Térmica y Entropía:
La eficiencia de una máquina térmica está directamente relacionada con los cambios en la entropía entre los focos de calor.
Resumen de Relaciones:
La entropía se relaciona con el desorden y la irreversibilidad de los procesos.
La eficiencia térmica de las máquinas está limitada por la segunda ley de la termodinámica y se puede calcular usando las temperaturas de los focos térmicos.
El trabajo y el calor en un sistema tienen una relación definida por la entropía, y no todo el calor puede transformarse en trabajo útil.
Los procesos irreversibles siempre aumentan la entropía del universo, mientras que los procesos reversibles son ideales y no existen en la práctica.
Deber de Termodinamica
Galo Jacome Espinosa. 23-06-2024