SEGUNDA Y TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA

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SEGUNDA Y TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA

Mensaje  Manuel Ivan el Miér Ago 05, 2009 2:24 pm

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA:

La segunda ley de la termodinámica o segundo principio de la termodinámica expresa, en una forma concisa, que "La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo". Más sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico.
En un sentido general, la segunda ley de la termodinámica afirma que las diferencias entre un sistema y sus alrededores tienden a igualarse. Las diferencias de presión, densidad y, particularmente, las diferencias de temperatura tienden a igualarse. Esto significa que un sistema aislado llegará a alcanzar una temperatura uniforme. Una máquina térmica es aquella que provee de trabajo eficaz gracias la diferencia de temperaturas de dos cuerpos. Dado que cualquier máquina termodinámica requiere una diferencia de temperatura, se deriva pues que ningún trabajo útil puede extraerse de un sistema aislado en equilibrio térmico, esto es, requerirá de la alimentación de energía del exterior. La segunda ley se usa a menudo como la razón por la cual no se puede crear una máquina de movimiento perpetuo.

La segunda ley de la termodinámica ha sido expresada de muchas maneras diferentes. Sucintamente, se puede expresar así

COMO?

Es imposible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de energía en forma de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura. Enunciado de Clausius.
Es imposible todo proceso cíclico cuyo único resultado sea la absorción de energía en forma de calor procedente de un foco térmico (o reservorio o depósito térmico), y la conversión de toda ésta energía en forma de calor en energía en forma de trabajo. Enunciado de Kelvin-Planck.
En un sistema cerrado, ningún proceso puede ocurrir sin que de él resulte un incremento de la entropía total del sistema.

Gráficamente se puede expresar imaginando una caldera de un barco de vapor. Ésta no podría producir trabajo si no fuese porque el vapor se encuentra a temperaturas y presión elevadas comparados con el medio que la rodea.

La segunda ley de la termodinámica indica la dirección en que se llevan a cabo las
transformaciones energéticas. El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional,
desde los cuerpos de temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja. En esta
ley aparece el concepto de entropía, la cual se define como la magnitud física que mide
la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo. Esto es más fácil
de entender con el ejemplo de una máquina térmica:
Una fuente de calor es usada para calentar una sustancia de trabajo (vapor de agua),
provocando la expansión de la misma colocada dentro de un pistón a través de una
válvula. La expansión mueve el pistón, y por un mecanismo de acoplamiento adecuado,
se obtiene trabajo mecánico. El trabajo se da por la diferencia entre el calor final y el
inicial. Es imposible la existencia de una máquina térmica que extraiga calor de una
fuente y lo convierta totalmente en trabajo, sin enviar nada a la fuente fría.
La entropía de un sistema es también un grado de desorden del mismo. La segunda ley
establece que en los procesos espontáneos la entropía, a la larga, tiende a aumentar. Los
sistemas ordenados se desordenan espontáneamente. Si se quiere restituir el orden
original, hay que realizar un trabajo sobre el sistema.


TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA:

La tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como:

Al llegar al cero absoluto (0 K) cualquier proceso de un sistema se detiene.
Al llegar al 0 absoluto (0 K) la entropía alcanza un valor constante.
La tercera ley fue desarrollada por Walther Nernst entre los años 1906 y 1912 y se refiere a ella en ocasiones como el Teorema de Nernst. Afirma que la entropía de un sistema dado en el cero absoluto tiene un valor constante. Esto es así porque un sistema en el cero absoluto existe en su estado fundamental, así que su entropía está determinada solo por la degeneración de su estado fundamental.

En términos simples, la tercera ley indica que la entropía de una sustancia pura en el cero absoluto es cero. Por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de referencia absoluto para la determinación de la entropía. La entropía relativa a este punto es la entropía absoluta.

Un caso especial se produce en los sistemas con un único estado fundamental, como una estructura cristalina. La entropía de un cristal perfecto definida por el teorema de Nernst es cero (dado que el ln (1)=0). Sin embargo, esto desestima el hecho de que los cristales reales deben crecer en una temperatura finita y poseer una concentración de equilibrio por defecto. Cuando se enfrían generalmente son incapaces de alcanzar la perfección completa. Esto, por supuesto, se mantiene en la línea de que la entropía tiende siempre a aumentar dado que ningún proceso real es reversible.

Otra aplicación de la tercera ley es con respecto al momento magnético de un material. Los metales paramagnéticos (con un momento aleatorio) se ordenarán a medida de que la temperatura se acerque a 0 K. Se podrían ordenar de manera ferromagnética (todos los momentos paralelos los unos a los otros) o de manera antiferromagnética.

La tercera de las leyes de la termodinámica afirma que es imposible alcanzar una
temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos, ya que
a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un
valor constante específico. A medida que el sistema se acerca al cero absoluto, el
intercambio calórico es cada vez menor hasta llegar a ser casi nulo. Ya que el flujo espontáneo de calor es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a los
de temperatura más baja (Segunda ley), sería necesario un cuerpo con menor
temperatura que el cero absoluto; y esto es imposible.




Arrow FUENTE:
http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_ley_de_la_termodin%C3%A1mica
http://es.wikipedia.org/wiki/Tercera_ley_de_la_termodin%C3%A1mica
http://www.ib.edu.ar/bib2008/cd-ib/trabajos/Gobbi.pdf


COMENTARIO DEL MAESTRO:
* Solo te falto la formula

Manuel Ivan

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