Termodinámica

Tercera Ley de la Termodinámica La tercera ley de la termodinámica fue desarrollada por el químico alemán Walther Nernst durante los años de 1906-1912. La tercera ley de la termodinámica afirma que en cualquier transformación isotérmica que se cumpla a la temperatura del cero absoluto , la variación de la entropía es nula: Independientemente de las variaciones que sufran otros parámetros de estado cualquiera. Imagen 1. Tercera ley de la Termodinámica. El cero absoluto y la escala Kelvin  El cero absoluto   Es la temperatura teórica más fría, a la cual el movimiento térmico de los átomos y las moléculas alcanza su mínimo. Este es un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanza su valor mínimo, tomado como 0. Representado matemáticamente es: Clásicamente , este sería un estado de inmovilidad , pero la incertidumbre cuántica dicta que las partículas todavía poseen una energía finita de punto cero . El cero absoluto se denota como 0 K en la escala Kelvin, −

Segunda Ley de la Termodinámica  La segunda ley de la termodinámica establece que: “La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo” y que el trabajo se puede convertir en calor , no todo el calor puede convertirse en trabajo. La máxima eficiencia que se puede conseguir es la eficiencia de Carnot. Entonces la segunda ley de la termodinámica indica que ciertos procesos no suceden o nunca se han observado que sucedan, aunque aún tengan congruencia con la primera ley de la termodinámica. De acuerdo al teorema de Kelvin Planck , toda transformación cíclica, cuyo único resultado final sea el de absorber calor de un cuerpo o fuente térmica a una temperatura dada y convertirlo íntegramente en trabajo es “imposible”. Otro científico que da su propia axioma es Clasius , el cual nos dice que, es imposible construir una máquina que operando en ciclos no haga otra cosa que extraer una cierta cantidad de calor y llevarlo de un cuerpo frío a otro caliente.  Imagen 1. Cicl

Ciclo de Carnot El ciclo de Carnot fue propuesto en 1824 por el ingeniero francés Sadi Carnot. El ciclo se compone de cuatro procesos reversibles, dos isotérmicos y dos adiabáticos, y puede ejecutarse ya sea en un sistema cerrado o en uno de flujo estable, con sustancia pura o con un gas. Los cuatro procesos reversibles que componen el ciclo de Carnot son los siguientes: Expansión isotérmica reversible (proceso 1-2, T H constante con transferencia de calor Q H hacia el gas). Expansión adiabática reversible (proceso 2-3, la temperatura disminuye de T H a T L ). Compresión isotérmica reversible (proceso 3-4, T L constante con transferencia de calor desde el gas). Compresión adiabática reversible (proceso 4-1, la temperatura aumenta de T L a T H ). Imagen 1. Ciclo de Carnot La imagen anterior, corresponde al ciclo de Carnot operando para una máquina térmica, pero todos los procesos pueden invertirse para estudiar la máquina frigorífica. En este segundo caso, el ciclo permanece exactam

  Funcionamiento de las máquinas térmicas Representación esquemática de una máquina térmica.  Imagen 1. Esquema de la máquina térmica. La máquina absorbe energía térmica Q c de un depósito caliente, libera la energía térmica Q f al depósito frío y efectúa un trabajo W. Una máquina térmica lleva a cierta sustancia de trabajo a través de un proceso de un ciclo durante el cual la energía térmica se absorbe de una fuente a alta temperatura, la máquina realiza trabajo y la máquina expulsa energía térmica a una fuente de menor temperatura. A partir de la primera ley de la termodinámica vemos que el trabajo neto W hecho por la máquina térmica es igual al calor neto que fluye hacia ella. Como se muestra en la siguiente ecuación:   El trabajo Por consiguiente Kelvin-Planck de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica establece que: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía térmica de un depósito y la realizació