La Segunda Ley de la Termodinámica se ocupa de la transferencia de energía térmica. Esto significa que indica intercambios de calor que tienden a igualar diferentes temperaturas (equilibrio térmico), lo que ocurre espontáneamente.
Sus principios son:
- El calor se transfiere espontáneamente del cuerpo de temperatura más alta al de temperatura más baja.
- Todo proceso tiene una pérdida porque su rendimiento siempre es inferior al 100%.
Se expresa mediante la siguiente fórmula:
Dónde,
η: Producir
QLA: calor suministrado por calefacción
QB: calor sin transformar en trabajo
Esta ley se estableció a partir de los estudios de Sadi Carnot (1796-1832). Animado por la Revolución Industrial, el físico francés estudió la posibilidad de incrementar la eficiencia de las máquinas.
Analizando el Máquinas térmicas, Carnot descubrió que eran más eficientes cuando había transferencia de calor de la temperatura más alta a la temperatura más baja. Esto siempre sucede en ese orden, después de todo, la transferencia de energía térmica es un proceso irreversible.
Esto significa que el trabajo depende de la transferencia de energía térmica, recordando que no es posible transformar todo el calor en trabajo.
Se basó en las ideas de Carnot, que Clausius y Kelvin basaron sus estudios en Termodinámica.
La Segunda Ley de la Termodinámica está relacionada con el concepto de entropía. completa el Primera ley de la termodinámica, que se basa en el principio de conservación de energía.
Ciclo de Carnot
Para que la energía no siempre esté aumentando (imaginemos en el caso de una máquina), es necesario que en un momento determinado vuelva a su estado inicial y reinicie el proceso. Por tanto, el proceso es cíclico.
Mientras que una parte funciona a temperaturas más altas, la otra parte funciona a temperaturas más bajas. Esto es posible de acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica.
El ciclo, en el sentido de las agujas del reloj, absorbe calor. Este es el caso de los motores. El ciclo, en sentido antihorario, pierde calor. Este es el caso de los refrigeradores.
Para aprender más sobre Ciclo de Carnot.
Leer tambien Termodinámica y Fórmulas de física.
Ejercicios resueltos
1. (UFAL-AL) Analizar las siguientes proposiciones:
() La máquina térmica es un sistema que realiza una transformación cíclica: después de sufrir una serie de transformaciones, vuelve a su estado inicial.
() Es imposible construir un motor térmico que transforme completamente el calor en trabajo.
() El calor es una forma de energía que se transfiere espontáneamente del cuerpo de temperatura más alta al de temperatura más baja.
() Es imposible construir una máquina térmica que tenga mayor eficiencia que la Máquina de Carnot, operando entre las mismas temperaturas.
() Cuando un gas recibe 400 J de calor y realiza un trabajo de 250 J, su energía interna aumenta en 150 J.
Todas las proposiciones son verdaderas.
2. (CEFET-PR) El segundo principio de la termodinámica se puede enunciar de la siguiente manera: “Es imposible construir una máquina funcionamiento térmico en ciclos, cuyo único efecto es eliminar el calor de una fuente y convertirlo completamente en trabaja."
Por extensión, este principio nos lleva a concluir que:
a) siempre es posible construir máquinas térmicas cuya eficiencia sea del 100%;
b) cualquier máquina térmica solo necesita una fuente de calor;
c) calor y trabajo no son cantidades homogéneas;
d) cualquier motor térmico toma calor de una fuente caliente y rechaza parte de ese calor a una fuente fría;
e) sólo con una fuente fría, siempre mantenida a 0 ° C, sería posible que una determinada máquina térmica convirtiera el calor por completo en trabajo.
Alternativa d: cualquier motor térmico toma calor de una fuente caliente y rechaza parte de ese calor a una fuente fría;
3. (ENEM-MEC) La refrigeración y congelación de alimentos son responsables de una parte importante del consumo de energía eléctrica en una vivienda típica.
Para reducir las pérdidas térmicas de un refrigerador, se pueden tomar algunas precauciones operativas:
I. Distribuya la comida en los estantes dejando espacios vacíos entre ellos, para que el aire frío pueda circular hacia abajo y el aire caliente hacia arriba.
II. Mantenga las paredes del congelador con una capa de hielo muy gruesa, de modo que el aumento de la masa de hielo aumente el intercambio de calor en el congelador.
III. Limpiar periódicamente el radiador (“rejilla” en la parte posterior) para que la grasa y el polvo depositados en él no reduzcan la transferencia de calor al medio ambiente.
Para un refrigerador tradicional, es correcto indicar solo,
a) operación I
b) operación II.
c) operaciones I y II.
d) operaciones I y III.
e) operaciones II y III.
Alternativa d: operaciones I y III.
vea también: Ejercicios de termodinámica
