Segundo Principio de la Termodinámica

La Termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico.

Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la termodinámica.

La segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico, ya que según R.J.E.Clausius: «El calor pasa de forma natural de un objeto caliente a uno frío; nunca pasará espontáneamente de un objeto frío a uno caliente».

La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido.

FORMULARIO RESUMEN:

Entropía en los procesos reversibles

(S = entropía ; Q = la cantidad de calor intercambiado entre el sistema y el entorno ; T = temperatura absoluta en kelvin ; Los números 1 y 2 se refieren a los estados iniciales y finales de un sistema termodinámico)

Bioprofe | Teoría segundo principio de la Termodinámica| 01

Cuando no se produce variación de temperatura (proceso isotérmico):

(n = número de moles de sustancia ; L = calor Latente o calor molar correspondiente al cambio de estado)

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 02

Cuando se produce variación de temperatura (proceso no isotérmico):

(m = masa del sistema ; c = calor específico)

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 03

Expansión isotérmica de un gas ideal

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 04

R es la constante universal de los gases ideales, que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 05

Rendimiento de las máquinas térmicas

(Q1 = calor absorbido del foco caliente ; Q2 = calor cedido al foco frío ; T1 = temperatura del foco caliente ; T2 = temperatura del foco frío)

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 06

Eficiencia de las máquinas frigoríficas

(Q1 = calor cedido al foco caliente ; Q2 = calor absorbido del foco frío ; T1 = temperatura del foco caliente ; T2 = temperatura del foco frío)

Bioprofe |Teoría segundo principio de la Termodinámica| 07

Puedes descargar la App BioProfe READER para practicar esta teoría con ejercicios auto-corregibles.