Segunda ley de termodinamica(Máquinas de calor) - Matemática y Física

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sábado, 30 de agosto de 2014

Segunda ley de termodinamica(Máquinas de calor)

  La segunda ley de la termodinámica:
La segunda ley de termodinámica dice: "Es imposible que un sistema efectúe un proceso en el que absorba calor de un depósito de temperatura uniforme y lo convierta totalmente en trabajo mecánico ,terminando en el estado en que inició".
Este planteamiento es llamado el planteamiento de "máquina" de la segunda ley[Los físicos también lo llaman planteamiento de [Kelvin-Planck].

Las prueba que se han hecho demuestran que es "imposible" construir una máquina de calor que transforme el calor totalmente en trabajo ,esto quiere decir que tenga una eficiencia térmica del 100%.

Esta imposibilidad es la base de uno de los planteamiento de la segunda ley de termodinámica.
El fundamento de la segunda ley de termodinámica es la diferencia entre la naturaleza de la energía interna y la de la energía mecánica macroscópica.En un cuerpo en movimiento  ,las moléculas tienen movimiento aleatorio,a este se superpone un movimiento coordinado de todas las moléculas en la dirección de la velocidad del cuerpo.La energía cinética asociada a este movimiento macroscópico coordinado es lo que llamamos energía cinética del cuerpo en movimiento .

La energía interna de un cuerpo son las energías cinéticas y potenciales asociada al movimiento aleatorio de el cuerpo.
Si un cuerpo que se desliza sobre una superficie se detiene por causa de la fricción , el movimiento organizado del cuerpo se transforma en movimiento aleatorio de moléculas del cuerpo y de la superficie.Como no podemos controlar los movimientos de moléculas individuales ,no podemos transformar todo este movimiento aleatorio otra vez en movimiento organizado.
Solo podemos convertir una parte , esto es lo que hace una máquina de calor.

Si la segunda ley no se cumplieras ,nosotros podriamos impulsar un carro u operar planta de electricidad enfriando el aire de el alrededor .Ninguna de esta imposibilidades viola la primera ley de termodinámica ,por tanto la segunda ley no se deduce de la primera sino que esta es una ley natural independiente.
El segundo planteamiento alterno de la segunda ley establece que el calor fluye espontáneamente de los cuerpos más calientes a los má fríos,nunca al revés.

El refrigerador lleve calor de un cuerpo frío a uno más caliente pero para esto requiere un aporte de energía mecánica o trabajo.
Esto nos lleva al siguiente planteanmiento:
"Es imposible que un proceso tenga como único resultado la transferencia de calor de un cuerpo más frío a uno más caliente"
Este planteamiento se conoce como plantemiento de "refrigerador" de la segunda ley[También se conoce como planteamiento de Clausius].

Esto no viola la segunda ley de termodinámica que establece que el calor fluye de los cuerpos calientes a los fríos ,el planteamiento del "refrigerador" lo que establece es que para hacer el proceso contrario debemos añadir trabajo mecánico.
Para saber más de la segunda ley de termodinámica les invito a ver este video.

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