Definicin de maquina trmica (MT)

La cantidad de entropa de cualquier sistema aislado termodinmicamente tiende a incrementarse con el tiempo. Ms sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energa tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio trmico

Por qu unos procesos ocurren en un sentido y no en el contrario?

La segunda Ley:

Proporciona los medios para medir calidad (utilidad) de la E. Establece el criterio de la actuacin ideal de los dispositivos en ingeniera.

Determina la direccin y evaluacin de los procesos espontneos.

Establece es edo. final de equilibrio de los procesos espontneos.

Establece los parmetros para medir las prdidas en los procesos energticos.

Conduce a la escala termodinmica de T la cual es independiente de la sustancia utilizada en la medida.

La Segunda Ley de la Termodinmica establece:La 2a ley establece que ninguna MT puede tener una de 100 %

Cul es la ms alta posible que puede tener una MT?

Para dar respuesta, es preciso definir un proceso ideal, el cual recibe el nombre de proceso reversible.

Un proceso reversible (proceso ideal) es el que puede invertirse sin dejar huella en los alrededores, es decir, que el sistema y los alrededores regresan a su estado original.

Para que suceda es necesario que las magnitudes de interacciones de Q para el proceso original sean iguales pero de signo opuesto a las del proceso inverso; por lo cual el proceso debe ser cuasiequilibrio para que todas las propiedades varen uniformemente y el sistema y los alrededores puedan regresar a su condicin original por la misma trayectoria. Los procesos que no son reversibles son conocidos como irreversibles. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES Recordemos que:

Todos los procesos reales son irreversibles. Por lo que los procesos reversibles son idealizaciones de los procesos reales: no ocurren naturalmente.

Los procesos ideales o reversibles establecen los lmites tericos (de ) que sirven como modelo para poder compararse con los procesos reales o irreversibles correspondientes.

Un proceso irreversible es el que no puede invertirse por s slo, de forma espontnea y regresar a su estado original. Los factores que ocasionan la irreversibilidad de un proceso se denominan irreversibilidades.

Entre ellos estn: la friccin, la expansin libre, la mezcla de dos gases, la transferencia de Q a travs de una diferencia de T finita, la resistencia elctrica, la deformacin inelstica de slidos y las reacciones qumicas. Irreversibilidades Friccin 2 cuerpos en contacto estn obligados a moverse uno respecto del otro, generando una fza de friccin en la interfaz que se opone al mov y requiriendo W para superarla. Si se invierte la direccin del mov la interfaz no se enfriar y el Q no se convertir de nuevo en W, por lo que el sistema y los alrededores no regresarn a su edo original (proceso es irreversible).

Expansin y Compresin de no Cuasiequilibrio: el sistema permanece todo el t infinitesimalmente cercano a un edo. de equilibrio.

Un gas separado de un vaco por medio de una membrana. Cuando la membrana se rompe, el gas llena todo el tanque. La nica manera de regresar el sistema a su edo original es comprimirlo a su V inicial, mientras se transfiere Q hasta que el gas alcanza su T inicial. A partir de consideraciones sobre la conservacin de la E es fcil mostrar que la cantidad de Q transferida por el gas es igual a la cantidad de W efectuado sobre el gas por los alrededores

Transferencia de Q a travs de una diferencia finita de T: se da cuando existe una diferencia de T entre el sistema y los alrededores, a medida que esa diferencia se hace 0 el proceso es reversible.

Un sistema formado por un cuerpo de alta T y otro de baja T, la transferencia se da del cuerpo de alta al de baja T, invertir el proceso requiere W y Q del entorno, lo cual es imposible de hacer sin violar la 2a ley.

Como slo el sistema, y no l y los alrededores, pueden regresar a su condicin inicial, la transferencia de Q a travs de una diferencia de T finita es un proceso irreversible.

Una lata de refresco fro que se deja en una habitacin caliente, el Q fluir desde el aire ms caliente de la habitacin al refresco ms frio.

La nica manera en que pueda invertirse este proceso y regrese a su T original es a partir de la refrigeracin, que requiere algn W de entrada. Al final del proceso inverso, la lata regresar a su edo inicial, pero los alrededores no, debido a que la U de los alrededores aumentar en una cantidad igual en magnitud al W suministrado al refrigerador. Un proceso reversible se puede representar por una sucesin de puntos de equilibrio, es decir, mediante una curva en un diagrama presin-volumen, donde cada punto sobre la curva representa un estado de equilibrio intermedio.

Un proceso irreversible el sistema pasa de un edo inicial a otro final a travs de dos intermedios de no equilibrio, los cuales no estn caracterizados por una T y P nica en toda su extensin. Por esta razn no es posible representar el proceso irreversible por una curva continua.

Cmo se representan los procesos reversibles e irreversibles en un diagrama P V?