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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”.
ING. CARLOS FIDEL CRUZ M.
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.
ING. CARLOS FIDEL CRUZ M.
EFICIENCIA 0 RENDIMIENTO DE
UNA MAQUINA TÉRMICA
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DE LA ENTROPÍA.
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Segundo principio

  • 1. UNIDAD 4 Segundo Principio de la Termodinámica
  • 2. 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.
  • 3. ESPONTANEIDAD. NECESIDAD DE UNA SEGUNDA LEY. Cambio espontáneo: Aquél que tiende a ocurrir sin necesidad de ser impulsado por una influencia externa.
  • 4. 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.
  • 5. La entropía puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden) S ↑ Sólido Líquido Gas S ↑ S ↑ Soluto + Disolvente Disolución S ↑
  • 6. • 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
  • 7. 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.
  • 8. 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.
  • 9. 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”. ING. CARLOS FIDEL CRUZ M.
  • 10. 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. .
  • 11. 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. ING. CARLOS FIDEL CRUZ M.
  • 12. 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
  • 13. 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=???
  • 14. 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.