2º LEY DE LA TERMODINAMICA

Segundo Principio de la Termodinámica

El Primer Principio no es suficiente para definir la Termodinámica, por lo que el Segundo Principio impone una condición adicional a los procesos termodinámicos. Así, según el primer principio, el motor de un barco podría tomar el calor del mar para moverlo, situación que es completamente imposible. Esta imposibilidad viene definida por dos enunciados equivalentes. Enunciados de Clausius y Kelvin-Planck Enunciado de Clausius No es posible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura. Enunciado de Kelvin-Planck No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo. Equivalencia entre el enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck Las dos figuras que vienen a continuación nos muestran de forma gráfica la equivalencia de los enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck. El conjunto de una máquina que transfiera calor del foco frío al caliente (Clausius) combinado con un motor nos dan como resultado una máquina que absorbe calor de una sola fuente y lo transforma íntegramente en trabajo (Kelvin-Planck). El conjunto de una máquina frigorífica con un móvil perpetuo (Kelvin-Planck) da lugar a una máquina que absorbe calor de una fuente fría y lo cede a una fuente caliente sin que se aporte trabajo (Clausius) Límite en el rendimiento de un motor real Todas las máquinas que funcionan reversiblemente entre los mismos focos tienen el mismo rendimiento térmico, cuya fórmula hemos obtenido en el estudio del ciclo de Carnot y que como hemos visto, depende únicamente del cociente entre las temperaturas del foco frío T2  y del foco caliente T1. En la figura, se demuestra que no puede existir un motor cuyo rendimiento sea mayor que el de Carnot operando entre las misma temperaturas. Dicho motor hipotético absorbe un calor Q'1 del foco caliente, realiza un trabajo W' y cede un calor Q2 al foco frío. Parte de dicho trabajo W se emplea en accionar un frigorífico que absorbe un calor Q2 del foco frío y cede un calor Q1 al foco caliente. Como podemos apreciar en la figura la combinación del motor hipotético de mayor rendimiento que el de Carnot con un frigorífico da lugar a la imposibilidad enunciada por Kelvin-Planck

El rendimiento de la máquina ideal de Carnot  (recuérdese que Q2<0 es calor cedido) es El rendimiento de una máquina real hipotética es Si , lo que conduce al enunciado de Kelvin-Planck El rendimiento de un motor de Carnot es el valor límite que teóricamente alcanzaría la máquina reversible, de forma que el rendimiento térmico de una maquina real es inferior a ese límite. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA