Resumen
4.1 Procesos reversibles e irreversibles
- Un proceso reversible es aquel en el que tanto el sistema como su ambiente pueden volver exactamente a los estados en los que estaban siguiendo el camino inverso.
- Un proceso irreversible es aquel en el que el sistema y su ambiente no pueden volver juntos a los estados exactos en los que se encontraban.
- La irreversibilidad de cualquier proceso natural resulta de la segunda ley de la termodinámica.
4.2 Máquinas térmicas
- El trabajo realizado por una máquina térmica es la diferencia entre el calor absorbido del reservorio caliente y el calor descargado al reservorio frío, es decir,
- La relación entre el trabajo realizado por la máquina y el calor absorbido del reservorio caliente proporciona la eficiencia de la máquina, es decir,
4.3 Refrigeradores y bombas de calor
- Un refrigerador o una bomba de calor son máquinas térmicas que funcionan a la inversa.
- El objetivo de un refrigerador es eliminar el calor del reservorio frío con un coeficiente de rendimiento
- El objetivo de una bomba de calor es verter el calor al reservorio caliente con un coeficiente de rendimiento
4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
- La declaración de Kelvin de la segunda ley de la termodinámica: Es imposible convertir el calor de una sola fuente en trabajo sin ningún otro efecto.
- La declaración de Kelvin y la declaración de Clausius de la segunda ley de la termodinámica son equivalentes.
4.5 El ciclo de Carnot
- El ciclo de Carnot es la máquina más eficiente para un ciclo reversible diseñado entre dos reservorios.
- El principio de Carnot es otra forma de enunciar la segunda ley de la termodinámica.
4.6 Entropía
- El cambio de entropía para un proceso reversible a temperatura constante es igual al calor dividido por la temperatura. El cambio de entropía de un sistema bajo un proceso reversible viene dado por .
- El cambio de entropía de un sistema entre dos estados es independiente del camino termodinámico reversible que toma el sistema cuando hace una transición entre los estados.
4.7 Entropía a escala microscópica
- La entropía puede relacionarse con el grado de desorden de un sistema: cuanto más desordenado esté, mayor será su entropía. En cualquier proceso irreversible, el universo se vuelve más desordenado.
- Según la tercera ley de la termodinámica, la temperatura del cero absoluto es inalcanzable.