Temodinamica. Unidad 3. Calor y Termo

Unidad 3. Segundo Principio de la Termodinámica. Parte 1.

Máquinas Térmicas

El Primer principio parece no establecer limitaciones para los procesos de un sistema, expresando que éste puede variar su energía interna de cualquier manera siempre que se verifique ΔU = Q - W. Sin embargo existe una restricción en lo que se refiere a la variación de energía interna del Universo, ya que el primer principio aplicado al Universo afirma que:

La energía del Universo no puede aumentar ni disminuir en ningún proceso imaginable.

Pues los procesos espontáneos de los sistemas físicos tienen una dirección particular, y esa dirección no puede invertirse sin gasto de energía.

Para poder enunciar el segundo principio formalmente se debe estudiar, en qué consiste una Máquina Térmica:

Una Máquina Térmica es un mecanismo, que intercambia calor con dos fuentes a temperaturas distintas y a través de un proceso cíclico entrega Trabajo al Entorno.

• La máquina intercambia calor (no se aclara por cuál de los mecanismos) y lo hace de modo que absorbe QH  de la fuente TH  y entrega QL a la fuente TL

• Las fuentes se hallan a temperaturas TH y TL, eso significa que pueden intercambiar calor con las máquinas sin variar su temperatura.

• Como la máquina trabaja en forma cíclica (vuelve al estado inicial después de realizar un determinado proceso), al hacer el balance de energía intercambiada durante cada ciclo resulta.

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ΔU = 0 (porque es una transformación cíclica y U es función de estado), o sea que

QH – QL = W (todo el calor intercambiado es igual al Trabajo que produce la máquina).

Un refrigerador es una Máquina Térmica que funciona en sentido inverso

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A partir de la noción de Máquina Térmica se pueden establecer dos formulaciones del Segundo Principio que usan este concepto.

Enunciados de Clausius y Kelvin

Existen dos formulaciones del segundo principio llamadas Enunciados de Clausius y Kelvin que establecen limitaciones a los procesos que pueden suceder en una Máquina Térmica.

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