2 Segundo+Principio_II
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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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,a en!rop6a .e a.ocia a
*" &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
2" &i.per.i7n de la energ6a
8" Bni5ormidad en la di.!ri;uci7n de laenerg6a
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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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,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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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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,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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In!roducci7n a la Termodinámica e.!ad6.!ica
8" P%=,I
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In!roducci7n a la Termodinámica e.!ad6.!ica
>" &IST#I=BI