Capitulo7.pdf - VII SEGUNDO PRINCIPIO DE LA...

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VII.- SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINMICAVII.1.- INTRODUCCINLa Termodinmica trata las transformaciones de la energ a, y sus leyes describen los l mitesdentro de los cuales ocurren esas transformaciones; el Primer Principio expresa que en cualquierproceso la energ a se conserva, y no impone ninguna restriccin respecto a la direccin del proceso.Sin embargo, la experiencia indica la existencia de una cierta restriccin, y su expresin constituyeel Segundo Principio. El Primer Principio define a la energa interna U como una funcin de estado,y niega la posibilidad de que se verifiquen procesos en los que no se cumpla el Principio de Conser-vacin de la Energ a.Las diferencias entre las dos formas de energ a, calor y trabajo, proporcionan cierta luz sobre elSegundo Principio. En un balance de energ a, tanto el trabajo como el calor participan como sim-ples trminos aditivos, midindose con el mismo tipo de unidades, y aunque sto es vlido para elbalance de energa, la experiencia muestra que hay una diferencia de calidad entre el calor y el tra-bajo, que se puede observar mediante el siguiente ejemplo, Nadie ha visto que una piedra que reposa enel suelo de una habitación se enfríe espontáneamente y salte hasta una cierta altura, convirtiendo así la ener-gía calorífica en energía potencial; este proceso no viene prohibido por las leyes del Primer Principiode la Termodinmica de Conservacin de la Energ a; el proceso en s no es imposible, slo, que laprobabilidad de que se produzca es nula.El trabajo se transforma r pidamente en otras formas de energ a, como energ a potencial(elevaci n de un peso), energ a cin tica (aceleraci n de una masa), energ a el ctrica (generadorelctrico), rozamiento, (proceso disipativo que transforma el trabajo en calor), etc., que se puedenrealizar con un rendimiento de conversin cercano al 100%; de hecho, el trabajo se transforma porcompleto en calor, como lo demostraron los experimentos de Joule, pero el calor no se transformantegramente en trabajo.Todos los esfuerzos para disear un proceso de conversin continua y completa de calor en tra-bajo o en energ a mecnica o elctrica, han fallado pese a las mejoras que se han hecho en los apa-VII.-81
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ratos empleados, por lo que el rendimiento de conversin no suele superar el 40%; estos valores tanbajos conducen a la conclusin de que el calor es una forma de energ a intr nsecamente menos tily menos valiosa que una cantidad equivalente de trabajo o de energ a mecnica o elctrica.Una definicin del Segundo Principio ser a la siguiente: Es imposible, mediante un proceso cíclicotransformar completamente en trabajo, el calor absorbido por un sistemaSe sabe que el flujo de calor entre dos cuerpos siempre tiene lugar del cuerpo ms caliente alms fr o y nunca al contrario; este hecho tiene tal importancia que su concepto puede servir comouna manifestacin aceptable del Segundo Principio de la Termodinmica, como resultado de la res-triccin impuesta a la direcci
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