Segundo principio

UNIDAD 4
Segundo Principio
de la Termodinámica

Segundo Principio De LaSegundo Principio De La
TermodinámicaTermodinámica
Se expresa de varias formas, todas ellas
basadas en que: para que un proceso
ocurra espontáneamente es preciso
que aumente la entropía del sistema y
su entorno.

ESPONTANEIDAD.
NECESIDAD DE UNA SEGUNDA LEY.
Cambio espontáneo: Aquél que tiende a ocurrir sin
necesidad de ser impulsado por una influencia externa.

SEGUNDO PRINCIPIO DE LASEGUNDO PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA. ENTROPÍA.TERMODINÁMICA. ENTROPÍA.
2º Principio Entropía (S)
• La entropia es el grado de desorden de un sistema.

La entropía puede considerarse como una medida de la
probabilidad (desorden)
S ↑
Sólido Líquido Gas
S ↑ S ↑
Soluto
+
Disolvente
Disolución
S ↑

• En todo sistema en equilibrio, la entropía del universo
permanece constante.
• En todo proceso irreversible, la entropía del universo
aumenta.
Segundo Principio de la TermodinámicaSegundo Principio de la Termodinámica

ENUNCIADOS DE LA SEGUNDA LEY DE
LA TERMODINÁMICA
a) Enunciado de Carnot:
Nicolás Léonard Sadi Carnot (1796 - 1832)
Para entender adecuadamente el enunciado de
Carnot del segundo principio debemos, en primer
lugar, definir lo que se entiende en él por máquinas
térmicas.
ING. CARLOS FIDEL CRUZ M.

Máquina térmica
Se entiende por máquina térmica todo
equipo que transforma calor en trabajo
mecánico operando cíclicamente. Es
decir, que toda máquina térmica está
constituida por ciertos mecanismos y
algún fluido que evoluciona en ellos, de
manera que al describir dicho fluido un
ciclo termodinámico se produce la
conversión de una cierta cantidad de
calor en trabajo mecánico.

Con dicho concepto de máquina térmica el
enunciado de Carnot puede expresarse:
“Toda máquina térmica requiere para su
funcionamiento al menos dos fuentes
de calor a diferentes temperaturas. La
máquina funcionará tomando calor de
la fuente de mayor temperatura, que
denominaremos fuente caliente,
producirá trabajo y entregará calor a la
fuente de menor temperatura, que
llamaremos fuente fría”.

b) Según Kelvin-Plank:
“Es imposible construir una máquina con un solo
depósito de calor que, mientras funcione
siguiendo un ciclo, produzca otros efectos que
el de realizar trabajo a base de tomar calor de
dicho depósito enfriándolo”.
- Este enunciado de Kelvin- Planck exige que
cualquier dispositivo cíclico que produzca un
trabajo neto intercambie calor por lo menos con
dos fuentes térmicas a diferentes temperaturas.
.

PROCESOS IRREVERSIBLES
Se dice que un proceso es irreversible si,
una vez que el proceso ha tenido lugar,
resulta imposible devolver al sistema y a
todas las partes del entorno a sus
respectivos estados iniciales.
Por ejemplo utilizaremos el enunciado de
Kelvin Planck para demostrar la
irreversibilidad de un proceso con
rozamiento.

EFICIENCIA 0 RENDIMIENTO DE
UNA MAQUINA TÉRMICA
En términos generales el rendimiento es igual al
servicio sobre el gasto, es decir la producción
obtenida sobre el consumido.
El rendimiento térmico de un ciclo será igual a la
producción de trabajo de dicho ciclo, es decir, el
calor convertido en trabajo sobre el calor
consumido
consumo
producción
=η

CÁLCULOS DE VARIACIÓN DE ENTROPÍA.CÁLCULOS DE VARIACIÓN DE ENTROPÍA.
333.1. Proceso Cíclico.3.1. Proceso Cíclico.
Sistemas cerrados
= =∆ = − = ∫ ∫ rev
1 1
dq
dS 0
T
S S S
En un proceso cíclico el estado final es el inicial, con independencia de si
es reversible o irreversible.
3.2. Proceso Adiabático Reversible.3.2. Proceso Adiabático Reversible.
= =∆ = ∫ ∫ revdq
dS 0
T
S
En un proceso adiabático reversible dqrev=0, luego ΔS=0.
En un proceso adiabático irreversible dqrev=???

INTERPRETACIÓN MOLECULAR
DE LA ENTROPÍA.
Un sistema puede describirse de dos formas:
* Macroscópicamente
* Microscópicamente
Con un estado macroscópico hay muchos estados microscópicos
compatibles.
La entropía es una medida del número de estados microscópicos
asociados con un estado macroscópico determinado.

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