053 B - TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS I

DOCENTE : Ing. Walter S. Fuentes LópezAÑO ACADÉMICO : 2014SEMESTRE : V : 2014 II

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE QUIMICA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

Procesos Reversibles

• La transformación de un sistema, pasando de un estado inicial a un estado final, es reversible si el paso del estado final al inicial no implica compensación alguna.

• Se considera que toda transformación cuasi-estática es reversible, ya que en todo momento el sistema se encuentra en estados de equilibrio, entonces en el camino de ida o el de vuelta no se modificará el entorno.

• Este último concepto es hipotético, de gran valor en las investigaciones teóricas.

Procesos Irreversibles

• La transformación de un sistema, pasando de un estado inicial a un estado final, es irreversible si el paso, del estado final al inicial, es imposible sin efectuar ningún cambio a los cuerpos del entorno.

EL RETORNO AL ESTADO INICIAL PRECISA COMPENSACIÓN.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

• Según 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

• Según Clausius: Toda transformación cíclica cuyo único resultado final sea el de transferir una cierta cantidad de calor de un cuerpo frío a uno caliente, es imposible

•

• La segunda ley de la termodinámica da una definición precisa de una propiedad llamada entropía.

• Para tener una idea, la entropía se puede considerar como:Una medida de lo próximo o lejano, en el que

se encuentra un sistema para llegar al equilibrio

• Es una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema.

LA SEGUNDA LEY - LA ENTROPÍA

DEFINICIÓN DE ENTROPÍA

• Cuando se añade calor Q, a un sistema termodinámico, mediante un proceso reversible, a una temperatura absoluta T, la entropía del sistema se incrementa en una cantidad

S = Q/Tasociada con el incremento del desorden

• Exceso de entropía que tiene el agua con respecto al hielo!

• 1 kg de HIELO AGUA• Q = 33,5 x104 J• T = 273,15 K

KJK

JxS

TQ

STQ

dS

43,122615,273105,33 4

DEFINICIÓN DE ENTROPÍA

La segunda ley afirma que:

• La entropía, o sea el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer.

• Cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio

• En la naturaleza los procesos tienden al desorden y el caos. Se puede demostrar que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta, así como tampoco ordenar y disminuir el caos.

LA SEGUNDA LEY AFIRMA QUE:

CICLOS TERMODINÁMICOS

• Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, tal como se muestra en la figura.

CICLO DE CARNOT

CICLO DE CARNOT

• La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama P-V es el siguiente

• Tramo A-B isoterma a la temperatura T1• Tramo B-C adiabática• Tramo C-D isoterma a la temperatura T2 • Tramo D-A adiabática

CICLO DE CARNOT