Diapositiva 1

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La segunda ley no se puede expresar en un solo
concepto como ocurre con la primera ley de la
termodinámica 1a. Ley La energía del universo
permanece constante. La energía que pierde un
sistema es exactamente igual a la energía que es
transferida a otro sistema o sistemas. La energía
no se destruye ni se crea solo se
transforma. 2a. Ley 1 Todos los sistemas
tienden en forma natural a un estado en el cual
su energía sea mínima y su entropía sea
máxima. 2 El calor fluye espontáneamente de un
cuerpo de mayor temperatura a otro de menor
temperatura. 3 En los procesos de conversión de
energía de una forma a otra forma diferente, es
posible convertir todo el trabajo en calor pero
no todo el calor en trabajo. 4 La entropía del
universo está en continuo aumento.
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La entropía se puede interpretar como el grado de
caos o de desorden en un sistema. Cuanto mayor es
el grado de desorden o desarreglo del sistema
mayor es su entropía. La desigualdad de Clausius
establece lo siguiente Para los procesos
irreversibles i).-Si la entropía del sistema
aumenta, la entropía de los alrededores
disminuye, pero esta disminución es menor al
aumento de entropía que tuvo el sistema. ii).-Si
la entropía del sistema disminuye, la entropía de
los alrededores aumenta. El incremento de
entropía de los alrededores es mayor al
decremento que experimenta el sistema, de forma
tal que el contenido total de entropía del
universo siempre aumenta. En los procesos
reversibles el incremento de entropía del
universo es igual a cero, ya que el incremento de
entropía de un sistema es compensado exactamente
por el decremento del segundo sistema. En
términos de una ecuación, este principio queda de
la siguiente forma dSunivdSsistdSalred?0
(Desigualdad de Clausius) dSunivgt0 (Procesos
Irreversibles) dSuniv0 (Procesos
Reversibles)
3
Considere el siguiente proceso reversible
UNIVERSOSISTEMAALREDEDORES
?Suniv?Ssist?Salred2.54(-2.54)0
4
Considere otro proceso reversible
?Suniv?Ssist?Salred8.96(-8.96)0
5
Considere ahora un proceso irreversible
?Suniv?Ssist?Salred -6.898.962.07 ue
6
Considere otro proceso irreversible
?Suniv?Ssist?Salred -5.8810.554.67 ue
7
Esto nunca ocurrirá !!!
?Suniv?Ssist?Salred -7.881.35 -6.53 ue
El cambio de entropía del universo, nunca será
negativo, siempre será positivo en los procesos
naturales (los procesos reales) y cero para los
procesos reversibles (procesos no reales)
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La entropía es una función estado y su cambio
para todos los procesos está relacionado con la
ecuación dS?Q/T
Para un sistema cerrado el proceso isotérmico
tiene las siguientes relaciones ?Q?WdU dU0
?Q?W ?WPdV(nRT/V)dV
También para un proceso isotérmico como T es
constante y puede salir de la integral tenemos
Y en resumen, para un proceso isotérmico ?S está
dado por la ecuación
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Para el proceso isométrico VCte se tienen las
siguientes relaciones ?Q?WdU ?W0
?QdUnCvdT
Para el proceso isobárico PCte se tienen las
siguientes relaciones ?Q?WdU ?QdHnCPdT
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Para el proceso adiabático Q0 ?Q?WdU ?Q0
?W -dU
Al proceso adiabático también se le llama proceso
isentrópico
?S0
En la siguiente diapositiva se muestran los
gráficos de los diferentes procesos en el
diagrama TS
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PROCESO ISOBÁRICO
PROCESO ADIABÁTICO
Q0
T
S
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PROCESO ISOTÉRMICO
S
PROCESO ISOMÉTRICO
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Todas las maquinas que operan consumiendo o
produciendo energía, operan en ciclos que se les
llama ciclos termodinámicos. Un ciclo es cuando
un sistema lleva a cabo una serie de procesos y
finalmente regresa a su estado inicial
CICLO DE LAS ESTACIONES
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P
W5000 cal
V
Wciclo
P
P
W-2200 cal
V
V
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En el ejemplo anterior W1-25000
cal W2-30 W3-4-2200 cal W4-10 Wciclo5000-2200
2800 cal