2 Segundo+Principio_II

8/16/2019 2 Segundo+Principio_II

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Segundo Principio de laTermodinámica (II)

Enrique Villarreal

eva_492004@o!mail"com

TE#$%&I'$I 20*+ II,% 20*+ I

$a-o


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Bibliografía:

1. Aspectos moleculares de la Energía Interna y la Entropía.

Galleano M. y Boveris A. Material de Enseñanza

Complementaria 2!.

2. "uímica #ísica$ At%ins$ &ta ed.$ Ed. 'mega$ Barcelona$

1!!(.

Cap. ). El *egundo +rincipio, los conceptos

).2. Entropía

- /a entropía como 0uncin de estado c /a temperatura termodinmica

).3. 4ariaciones de entropía en algunos procesos

concretos


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•$áquina. !/rmica. (." VIII)

•arno! (*124) lau.iu. (*141)

iclo de arno! (*)

3Porqu/ e.!udiar el ciclo de arno!

*" %!ra. 5orma. de enunciar elSegundo Principio

2" ,a en!rop6a como 5unci7n dee.!ado

8" ,a !empera!ura !ermodinámica


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iclo de arno! (2)#e.ervorio calien!e#e.ervorio calien!e

Eemplo: .i.!ema

#e.ervorio 5r6o

(Eemplo: en!orno o alrededore.)

T* T*

#e.ervorio 5r6o

T2

T2


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$áquina. a vapor (."VIII)


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iclo de arno! (8)

E!apa 2adia;á!ica

E!apa 8i.o!/rmica

EP'SI


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iclo de arno! (4)

E!apa. rever.i;le. =

E!apa 2adia;á!ica

E!apa 8i.o!/rmica

EP'SI


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iclo de arno! (>)

qciclo? q* 0 q8 0

Aciclo? A* A2 A8 A4

Bciclo ? 0

B ? qciclo Aciclo ? 0

qciclo ? CAciclo

E!apa. rever.i;le.


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#endimien!o o e5iciencia (*)En términos de calor

0

≤ε

≥ *

(donde q8 .iempre !endrá .igno nega!ivo)

11absorbidocalor

realizadotrabajo

q

w

q

w −===ε

1

3

1

31

11

1q

q

q

qq

q

q

q

wciclo

+=+

===ε


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#endimien!o o e5iciencia (2)

ε

? 0 .i no .e ace ningDn !ra;ao

ε * cualquier o!ro ca.o

ε

? * .i !odo el calor a;.or;ido .e convier!e en !ra;ao

1

31qq+=ε

P#%FI=I&% P%# E, SEGB'&% P#I'IPI%

20

2020

15

5


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iclo de arno! -E'B'I&%S &E, SEGB'&% P#I'IPI%

E. impo.i;le !ran.5erir calor de un cuerpo demenor !empera!ura a un cuerpo de ma-or!empera!ura .in inver!ir !ra;ao en el proce.o

E. impo.i;le con.!ruir una máquina queoperando en 5orma c6clica !ran.5orme caloren !ra;ao .in producir ningDn cam;io en elen!orno

'o e. po.i;le un proce.o en el que el Dnicore.ul!ado .ea la a;.orci7n de calor de un5oco - .u conver.i7n comple!a en !ra;aoQuímica Física, Atkins, 6ta ed., Ed. Omega, Barcelona, 1998.


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#endimien!o o e5iciencia (8)En términos de temperaturas

C

D

B

A

V

V

V

V =

qciclo? q* 0 q8 0

qciclo? n#Tal!a ln V= HV n#T;aa ln V& HV

qciclo? C n#Tal!a ln V HV= n#T;aa ln V& HV

qciclo? C n#Tal!a ln V HV= n#T;aa ln V HV=

alta

baja

B

Aalta

B

Abaja

T

T

V V

nRT

V V nRT

q

q

q

w−=

−

+=+== 1ln

ln11

1

3

1

ε

(Teórico 4)


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#endimien!o o e5iciencia (4)

alta

baja

T

T −= 1ε

•,a e5iciencia de una máquina !/rmica depende de ladi5erencia de T en!re lo. do. re.ervorio."

•,a e5iciencia e. independien!e de la. .u.!ancia. de !ra;ao"

•E.!a e. el l6mi!e !e7rico máimo (!odo. lo. pa.o. .onrever.i;le.) para la e5iciencia de una máquina de arno!"


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iclo de arno! (>)Eemplo. de rendimien!o

#e.ervorio calien!e

T*

#e.ervorio 5r6o

T2

Fuentes alternativas de energía:

alor de la su!erficie de los oc"anos

tro!icales (su!erficie 2#$ % !rofundidad #$)

067,0300

28011 =−=−=

K

K

T

T

alta

bajaε

25,0kJ20

kJ5

1

===q

wε


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•Permi!e de5inir una e.cala !ermodinámica de !empera!ura: T ? 0

cuando la e5iciencia e. igual a * para el ciclo de arno!•Se a.ign7 a la !empera!ura del pun!o !riple del agua el valor de2J8*+ K (Tempera!ura del re.ervorio calien!e) - la !empera!uradel 5oco 5r6o .e alla midiendo el rendimien!o de la máquina

iclo de arno! -, ES, TE#$%&I'L$I &E TE$PE#TB#

alta

baja

T

T −= 1ε

altabaja T T )1( ε −=

altabaja T T )11( −=

0=bajaT


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Entropía , S

T e m p e r a t u r a ,

K &

'

B

,a en!rop6a como

5unci7n de e.!ado

iclo de arno! -, E'T#%PM %$% NB'I


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iclo de arno! -, E'T#%PM %$% NB'I


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,a en!rop6a .e a.ocia a

*" &e.orden molecular

2" &i.per.i7n de la ma!eria

8" &i.per.i7n de la energ6a

4" Bni5ormidad en la di.!ri;uci7n de laenerg6a


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*" &e.orden molecular a) &i.!ancia. in!ermoleculare. (ma-ore.);) $ovimien!o. moleculare. (aumen!an)

c) &i.!ri;uci7n en el e.pacio (má. uni5orme)

d) P/rdida del alineamien!o o di.po.ici7n regular de lo. !omo.

*" &i.per.i7n de la ma!eria




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a) &i.!ancia. in!ermoleculare. (ma-ore.)

;) $ovimien!o. moleculare. (aumen!an)

c) &i.!ri;uci7n en el e.pacio (má. uni5orme)

d) P/rdida del alineamien!o o di.po.ici7n regular de lo. á!omo.

&e.orden molecular


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,a en!rop6a de una !ran.ici7n de5a.e a la !empera!ura de !ran.ici7n

vapFQ H R molC* HU vapSQ H KC* molC*

=enceno 801 10* 1J2Te!racloruro de car;ono 800 J+J 1>1

icloeano 80* 10J 1>*

Sul5uro de idr7geno *1J C+04 1J9

$e!ano 12 C*+*> J82

gua 40J *00 *09*

egla de Trouton: n a*!lio con+unto de lí,uidos

!resenta a!ro-i*ada*ente la *is*a entro!ía de

va!ori.ación est/ndar (alrededor de 5 31 *ol31)

T H S ∆=∆

trs

trstrs

T H S ∆=∆


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1 *ol de lí,uido a 1 *ol de gas

&u*ento si*ilar del desorden *olecular

casi inde!endiente del lí,uido considerado

es!iaciones signi"icati!as de la #egla de $routon% Agua, &etano

In!erpre!aci7n molecular de la #egla deTrou!on

http://www.t2i2edu.com/WebMovie/3Chap18_files/image006.jpghttp://www.t2i2edu.com/WebMovie/3Chap18_files/image006.jpghttp://www.t2i2edu.com/WebMovie/3Chap18_files/image006.jpghttp://www.t2i2edu.com/WebMovie/3Chap18_files/image006.jpg


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Bni5ormidad en la di.!ri;uci7n de la ma!eria a nivel molecular &e.orden molecular

En!rop6a de mecla

n* mole. de a n2 mole. de ;

*" B' %'TE'E&%# &IVI&I&% E' &%S

2" $=%S , $IS$ P W T"

8" GSES I&E,ES

4" SEP#&%S P%# B' =##E#

>" IS,&%S &E, E'T%#'% P%# P#E&ES &I=LTIS

V* V2

n* n2 ? n !o!al

V* V2 ? V!o!al


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XS ? na# ln P H Pa n;# ln P H P; 6i 7 -i 6 686i 7 18-i

XS ? na# ln *Ha n;# ln *H;

XS ? C na# ln a C n;# ln ;

XSH(na n;) ?Cna H(na n;) # ln a C n; H(na n;)# ln ;

XS H(na n;) ? Ca # ln a C ; # ln ;

XS H 9ni ?C 9 i # ln i Fór*ula vlida !ara solucioneslí,uidas ; sólidas

XS ? n# ln V5 H Vi ? n# ln Pi H P5

XS ? na# ln P H Pa n;# ln P H P;

-i sie*!re *enor ,ue 1% ln sie*!re negativo

6recedido de signo negativo∆


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29/30

In!roducci7n a la Termodinámica e.!ad6.!ica

8" P%=,I


30/30

In!roducci7n a la Termodinámica e.!ad6.!ica

>" &IST#I=BI

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