Leyes termodinámicas y sus procesos

segunda ley de la termodinámica

Solemos considerar que la primera, la segunda y la tercera ley de la termodinámica son postulados básicos. Uno de nuestros principales objetivos es comprender las ideas que se plasman en estas leyes. Aquí introducimos estas ideas, utilizando enunciados de las leyes de la termodinámica que son inmediatamente aplicables a los sistemas químicos. En los tres capítulos siguientes, desarrollamos algunas de las consecuencias más importantes de estas ideas. Al hacerlo, examinamos otras formas en que se han enunciado estas leyes.

La primera ley trata de la definición y las propiedades de la energía. La segunda y la tercera ley tratan de la definición y las propiedades de la entropía. Las leyes de la termodinámica afirman que la energía y la entropía son funciones de estado. En el próximo capítulo, trataremos las propiedades matemáticas de las funciones de estado. Los cambios de energía y entropía se definen en términos de calor y trabajo intercambiados entre un sistema y su entorno. Adoptamos la convención de que el calor y el trabajo son positivos si aumentan la energía del sistema. En un proceso en el que un sistema cerrado acepta incrementos de calor, \(dq\), y trabajo, \(dw\), de su entorno, definimos los cambios en la energía, \(dE\), y la entropía, \(dS\), del sistema en términos de \(dq\), \(dw\), y la temperatura.

segunda ley de la termodinámica

ResumenSi las leyes de la termodinámica se enuncian sin referencia a los conceptos de energía y entropía, el problema de derivar teoremas de existencia y unicidad suficientemente generales para estas funciones se convierte naturalmente en uno de los principales de la teoría. Con pocas excepciones (por ejemplo, [6.1]), cuando se elige el contenido de las leyes para este propósito, se formulan como prohibiciones contra ciertos tipos de ciclos (posiblemente aproximados). Las dificultades que se encuentran al intentar demostrar resultados generales de existencia y unicidad para la energía y la entropía a partir de enunciados de este tipo son ya razonablemente bien conocidas y comprendidas.Palabras claveProceso cíclico Función de acumulación Sistema térmico Desigualdad de entropía Desigualdad de energía

ecuación de la segunda ley de la termodinámica

Las leyes de la termodinámica, en principio, describen las particularidades del transporte de calor y trabajo en los procesos termodinámicos. Sin embargo, desde su concepción, estas leyes se han convertido en algunas de las más importantes de toda la física y otras ramas de la ciencia relacionadas con la termodinámica. A menudo se asocian con conceptos que van mucho más allá de lo que se afirma directamente en su enunciado.

El primer principio establecido de la termodinámica (que acabó convirtiéndose en la Segunda Ley) fue formulado por Sadi Carnot en 1824. Hacia 1860, tal y como se desprende de los trabajos de personas como Rudolf Clausius y William Thomson, había dos «principios» establecidos de la termodinámica, el primer principio y el segundo principio. Con el paso de los años, estos principios se convirtieron en «leyes». En 1873, por ejemplo, el termodinamista Josiah Willard Gibbs, en su «Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids», afirmó claramente que había dos leyes absolutas de la termodinámica, una primera ley y una segunda ley.

Cuando dos sistemas se ponen en contacto, habrá un intercambio neto de energía entre ellos a menos que o hasta que estén en equilibrio térmico, es decir, que contengan la misma cantidad de energía térmica para un volumen determinado (digamos, 1 centímetro cúbico, o 1 pulgada cúbica.) Aunque se trata de un concepto fundamental de la termodinámica, la necesidad de enunciarlo explícitamente como ley no se percibió hasta el primer tercio del siglo XX, mucho después de que las tres primeras leyes ya estuvieran muy extendidas, de ahí la numeración cero. La Ley Zeroth afirma que el equilibrio térmico, visto como una relación binaria, es una relación de equivalencia.

tercera ley de la termodinámica

ResumenLas leyes de la termodinámica, a pesar de su amplio rango de aplicabilidad, son conocidas por romperse cuando los sistemas están correlacionados con sus entornos. Aquí generalizamos la termodinámica a los escenarios físicos que permiten la presencia de correlaciones, incluidos aquellos en los que están presentes fuertes correlaciones. Explotamos la conexión entre la información y la física, e introducimos una redefinición consistente de la disipación de calor contabilizando sistemáticamente el flujo de información del sistema al baño en términos de la entropía condicional. Como consecuencia, la fórmula de la energía libre de Helmholtz se modifica en consecuencia. Este remedio no sólo soluciona las aparentes violaciones del principio de borrado de Landauer y de la segunda ley debido a los flujos de calor anómalos, sino que también conduce a una reformulación generalmente válida de las leyes de la termodinámica. En este enfoque teórico de la información, las correlaciones entre el sistema y el entorno almacenan el potencial de trabajo. Así, según este punto de vista, los flujos de calor anómalos aparentes son los procesos de refrigeración impulsados por dichos potenciales.

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