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Universidad de OrienteNúcleo de Anzoátegui

Extensión Región Centro Sur, Anaco

Termodinámica

Prof:Melchor Ledezma

Br:Yajaiver Cermeño

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La segunda ley de la termodinámica establece cuáles procesos pueden ocurriry cuáles no en la naturaleza. Los siguientes son ejemplos de procesos que sonconsistentes con la primera ley de la termodinámica pero que proceden de unorden gobernado por la segunda ley:

•Cuando dos objetos a diferentetemperatura se ponen en contacto

térmico entre sí, la energíatérmica siempre fluye del objetomás caliente al más frío, nuncadel más frío al más caliente.

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•Una bola de hule que se deja caer alsuelo rebota varias veces y finalmentequeda en reposo, pero una bola que se

encuentra en el suelo nunca empieza abotar por sí sola.

•

Debido a los choques con las moléculas deaire y la fricción, un péndulo oscilantefinalmente se detiene en el punto desuspensión. La energía mecánica se convierteen energía térmica; la transformación inversa

de energía nunca ocurre.

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Representación esquemática de una máquina térmica. La máquina absorbeenergía térmica Qc de un depósito caliente, libera la energía térmica Q f aldepósito frío y efectúa un trabajo W .

Una máquina térmica lleva a ciertasustancia de trabajo a través de unproceso de un ciclo durante el cual:

1) la energía térmica se absorbe deuna fuente a alta temperatura,

2) la máquina realiza trabajo, y

3) la máquina expulsa energíatérmica a una fuente de menortemperatura.

Depósito frío a T  f 

Motor

Deposito caliente a T c

Qc

Q f 

W  

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A partir de la primera ley de latermodinámica vemos que el trabajo

neto W hecho por la máquina térmica

es igual al calor neto que fluye hacia

ella. Como podemos ver de la figura, Qneto = Qc - Q f ; por lo tanto

W = Qc - Q f  

 El trabajo neto hecho por un proceso

cíclico es el área encerrada por lacurva que representa el proceso en el

diagrama PV .

Diagrama PV  para un procesocíclico arbitrario. El trabajo netorealizado es igual al área encerrada

por la curva.

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La eficiencia térmica, ŋt , de unamáquina térmica se define como elcociente del trabajo neto realizado ala energía térmica absorbida a una

temperatura más alta durante el ciclo:

c

 f 

c

 f c

c Q

Q

Q

QQ

Q

W 

1nt

Esta fórmula muestra que unamáquina tiene un 100% deeficiencia sólo sí  Q f  = 0. Es decir,no se entrega energía térmica al

reservorio frío.

Depósito frío a T  f 

Motor

Deposito caliente a T c

Qc

Q f 

W  

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La forma de Kelvin-Planck de lasegunda ley de la termodinámicaestablece lo siguiente:

 Es imposible construir una

máquina térmica que, operando

en un ciclo, no produzca otro

efecto que la absorción deenergía térmica de un depósito y

la realización de una cantidad 

igual de trabajo. Depósito frío a T  f 

Motor

Deposito caliente a T c

Qc

W  

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Ejemplo

Calcule la eficiencia de una máquina térmica que absorbe2000 J de energía de un depósito caliente y entrega 1500 J aun depósito frío.

c

 f 

c

 f c

c Q

Q

Q

QQ

Q

W e

1

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EjemploUna máquina térmica tiene una eficiencia del 26%, ¿cuál es eltrabajo realizado si el depósito frío absorbe 240 J?

c

 f 

c

 f c

c QQ

QQQ

QW e 1