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Conceptos basicos segunda ley de termodinamica - conceptos basicos de la segunda ley de la termodinamica



CONCEPTOS BASICOS DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

Introducción
La segunda ley de la termodinamica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. se puede enunciar de diferentes formas equivalentes, tiene muchas aplicaciones practicas.

Desde el punto de vista de la ingeniería, tal vez la mas importante es en relación con la eficiencia limitada de las maquinas térmicas. Expresada en forma simple, la segunda ley afirma que no es posible construir una maquina capaz de convertir por completo, de manera continua, la energía térmica en otras formas de energía


Desarrollo
MAQUINA TÉRMICA
Dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles de energía, como la energía eléctrica y/o mecanica. De manera explícita, una maquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se absorbe calor de una fuente a alta temperatura, 2) la maquina realiza un trabajo y 3) libera calor a una fuente a temperatura mas baja.



Por ejemplo, en un motor de gasolina, 1) el combustible que se quema en la camara de combustión es el depósito de alta temperatura, 2) se realiza trabajo mecanico sobre el pistón y 3) la energía de desecho sale por el tubo de escape.

EFICIENCIA TÉRMICA
Se define como la razón entre el trabajo neto realizado y el calor absorbido durante un ciclo. Se puede pensar en la eficiencia como la razón de lo que se obtienetrabajo mecanico) a lo que se paga por (energía).

Por ejemplo, un motor de pistones, alimentado con gasolina, no es capaz de alcanzar 100% de eficiencia térmica. Es decir, no puede aprovechar todo el calor generado por la combustión para transformarlo en fuerza motriz.


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MAQUINA DE MOVIMIENTO PERPETUO DE PRIMERA ESPECIE
Es una maquina hipotética que sería capaz de continuar funcionando eternamente, después de un impulso inicial, sin necesidad de energía externa adicional. Su existencia violaría teóricamente la primera ley de la termodinamica, por lo que se considera un objeto imposible.

Los móviles perpetuos de primera especie violan la primera ley de la termodinamica, que es la que afirma la conservación de la energía. Así, producen mas energía de la que consumen, pudiendo funcionar eternamente una vez encendidos. Muchos de estos diseños utilizan imanes como fuente de energía libre, y asumen que no hay rozamiento. Así, aunque estos inventos no puedan funcionar eternamente, son a veces capaces de funcionar por sí mismos por largos períodos, siempre que no se les obligue a realizar ningún trabajo sobre su entorno. 




TRANSFORMACIONES QUÍMICAS
Son aquellas en que las sustancias que intervienen presentan cambios en su constitución.
Las transformaciones o cambios químicos se denominan reacciones químicas, donde por una redistribución de los atomos, una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otra sustancias (producto de la reacción).
En el año 1875, Lavoisier enunció la llamada “ley de conservación de la masa”, que dice: “En todos los fenómenos químicos, permanece constante la masa total de las sustancias que intervienen”. No obstante, la ley no se cumple en aquellos procesos en donde se libera una gran cantidad de energía, ya que ese alto valor energético es debido a una pérdida determinada de masa. 

COMBUSTIÓN
Es una transformación química en la cual un combustible (gasolina, gas, carbón, alcohol, madera) se combina con eloxígeno. La combustión es una reacción de tipo exotérmica donde se forma una llama que desprende calor al quemar, y luz al arder. La combustión se produce con la sola presencia de oxígeno o con sustancias que lo contengan, como el aire atmosférico. Tras la combustión se originan sustancias gaseosas, entre ellas dióxido de carbono, vapor de agua, monóxido de carbono, nitrógeno y carbono en forma de hollín.
El carbón común se compone por una gran cantidad de moléculas de carbono. En presencia de una elevada temperatura, estas moléculas de carbono se unen con el oxígeno y producen dióxido de carbono y energía en forma de calor.

El alcohol es otro combustible que produce combustión, en la medida que sus moléculas entren en contacto con el oxígeno en presencia de un aumento suficiente de temperatura. Esta reacción produce como resultado dióxido de carbono, agua y calor. Si se toma al etanol como ejemplo de combustible, la reacción química resultante es

La formación de agua se debe a la unión de los atomos de hidrógeno presentes en el alcohol y otros hidrocarburos con el oxígeno del aire. La presencia de agua en los caños de escape de los vehículos cuando la gasolina entra en contacto con el oxígeno atmosférico para que funcione el motor, es un claro ejemplo de esta reacción química, donde también se produce dióxido de carbono.
Cuando se utiliza madera como combustible, ademas de H2O y CO2 se obtienecenizas como producto final, ya que la madera es un compuesto organico compuesto por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, entre otros. 

OXIDACIÓN
Es una transformación química donde los atomos de oxígeno se combinan con los atomos de la sustancia o material que se oxida.
Por ejemplo, en la oxidación de un clavo de hierro donde se combinan cuatro atomos de hierro con seis atomos de oxígeno (o tres moléculas) del aire atmosférico, se obtienen dos moléculas de óxido de hierro: 

La respiración celular es otro claro ejemplo de oxidación, donde la glucosa se combina con el oxígeno del aire para producir agua, dióxido de carbono y energía (ATP).

Hay que notar que los productos obtenidos son los mismos que en la combustión. No obstante, en la respiración celular la energía producida se utiliza para los diversos procesos vitales del organismo, por lo que no se disipa en forma de luz y calor como sucede en la combustión. 
La fotosíntesis es otro ejemplo de transformación química, donde los v
MAQUINA DE MOVIMIENTO PERPETUO DE SEGUNDA ESPECIE
El móvil perpetuo de segunda especie es aquel que desarrolla un trabajo de forma cíclica (indefinida) intercambiando calor sólo con una fuente térmica. También es llamado móvil de Planck, y es imposible de construir bajo la Segunda ley de latermodinamica. 
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IRREVERSIBILIDADES
Se dice que un proceso es irreversible cuando una vez que el proceso ha tenido lugar resulta imposible devolver al sistema y a todas las partes del entorno a sus respectivos estados iniciales. Aunque no le es necesariamente imposible volver a su estado inicial. Sin embargo si lo hiciera, entonces sería imposible devolver también al entorno al estado en el que se encontraba inicialmente.

• Transferencia de calor a través de una diferencia finita de temperaturas
• Expansión libre de un gas o liquido hasta una presión mas baja
• Reacción química espontanea
• Mezcla espontanea de sustancias con diferentes estados o composición
• Flujo de corriente eléctrica a través de una resistencia

Conclusión
Aprendimos los conceptos basicos de la segunda ley de la termodinamica, así como conocer las diferencias entre la maquina de movimiento perpetuo de primera y segunda especie. Esto hara que mas adelante conforme veamos el tema, estemos familiarizados con los conceptos




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