TEMA 5.8 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA.La energa calorfica no fluye en forma espontnea de un sistema fro a otro caliente. Slo cuando se tienen dos sistemas con diferentes temperaturas se puede utilizar la energa calorfica para producir trabajo.

El calor fluye espontneamente del sistema caliente al fro hasta que se igualan las temperaturas. Durante este proceso, parte del calor se transforma en energa mecnica a fin de efectuar un trabajo, pero no todo el calor puede ser convertido en trabajo mecnico. La primera Ley de la termodinmica, como ya sealamos, estudia la transformacin de la energa mecnica en calorfica y la del calor en trabajo, sin imponer ninguna restriccin en estos cambios.

Sin embargo, la Segunda Ley de la termodinmica seala restricciones al decir que existe un lmite en la cantidad de trabajo, el cual es posible obtener a partir de un sistema caliente.Existen dos enunciados que definen la Segunda Ley de la termodinmica, uno del fsico alemn Rudolph J. Celsius: el calor no puede por s mismo, sin la intervencin de un agente externo, pasar de un cuerpo fro a un cuerpo caliente. Y otro del fsico ingls William Thomson Kelvin: es imposible construir una mquina trmica que transforme en trabajo todo el calor que se le suministra.

Conclusiones de las leyes primera y segunda de la termodinmica.Las leyes de la termodinmica son verdades universales, establecidas despus de haberse realizado numerosos experimentos tanto cualitativos como cuantitativos. La primera ley, conocida como Ley de la conservacin de la Energa, afirma que la energa existente en el Universo es una cantidad constante.

Esta ley se confirma cuando Albert Einstein nos demuestra la relacin entre materia y energa. La segunda ley tiene aplicaciones importantes en el diseo de mquinas trmicas empleadas en la transformacin de calor en trabajo. Tambin es til para interpretar el origen del Universo, pues explica los cambios energticos que ha tenido y tendr en un futuro.

Predice que dentro de billones de aos se producir la llamada muerte trmica del Universo, la cual ocurrir cuando toda la energa del Universo, la cual ocurrir cuando toda la energa del Universo se reduzca a la de las molculas en movimiento y toda la materia tenga la misma temperatura. Al no existir diferencias de temperatura, tampoco se producir intercambio de calor entre los cuerpos y los seres vivos se extinguirn.

Entropa y Tercera Ley de la Termodinmica.La entropa es una magnitud fsica utilizada por la termodinmica para medir el grado de desorden de la materia. En un sistema determinado, la entropa o estado de desorden depender de su energa calorfica y de cmo se encuentren distribuidas sus molculas.

Como en el estado slido las molculas estn muy prximas unas de otras y se encuentran en una distribucin bastante ordenada, su entropa es menor si se compara con la del estado lquido, y en ste menor que en el estado gaseoso. Cuando un lquido es calentado las molculas aumentan su movimiento y con ello su desorden, por tanto, al evaporarse se incrementa considerablemente su entropa. En general, la naturaleza tiende a aumentar su entropa, es decir, su desorden molecular.

Como resultado de sus investigaciones, el fsico y qumico alemn Walther Nernst estableci otro principio fundamental de la termodinmica llamado Tercera Ley de la Termodinmica, dicho principio se refiere a la entropa de las sustancias cristalinas y puras en el cero absoluto de temperatura (0K), y se enuncia de la siguiente manera: la entropa de un slido cristalino puro y perfecto puede tomarse como cero a la temperatura del cero absoluto.

Por lo tanto, un cristal perfectamente ordenado a 0K tendr un valor de entropa igual a cero. Cualquier incremento de la temperatura, por encima de 0K, causa una alteracin en el arreglo de las molculas componentes de la red cristalina, aumentando as el valor de la entropa.

Mquinas trmicasLas mquinas trmicas son aparatos que se utilizan para transformar la energa calorfica en trabajo mecnico. Existen tres clases:1.- Mquinas de vapor2.- Motores de combustin interna3.- Motores de reaccin.