CARRERAQumica rea Tecnologa Ambiental

MATERIATermodinmica

ACTIVIDADSegunda Ley de la Termodinmica

INTEGRANTES:Hidalgo Rico Francisco AntonioPalacios Rocha Miriam NayeliVillanueva Becerra Mara Alejandra

PROFESORDr. Roberto Gutirrez Guerra

GRUPOQU61D

Len, Guanajuato. 04 Junio De 2015

INTRODUCCINEn esta ley de la termodinmica se dice que ni la materia ni la energa se pueden destruir solamente transformar, tambin se establece el sentido en el que se realiza esta transformacin. Aunque el punto capital del segundo principio es que se refiere nica y exclusivamente a estados de equilibrio. La entropa ayuda a explicar la segunda ley de la termodinmica, no parece estar relacionada con alguna propiedad fsica. (Rolle, 2000)

ENTROPALa entropa de un sistema es una magnitud fsica abstracta que la mecnica estadstica identifica con el grado de desorden molecular interno de un sistema fsico. La termodinmica clsica, en cambio, la define como la relacin entre el calor transmitido y la temperatura a la que se transmite. En los sistemas mecnicos, hemos visto que el aumentar de volumen el sistema, puede efectuar trabajo, pero con ello tambin tiene menor capacidad de efectuar otro trabajo. (Rolle, 2000)Para comprender de manera agilizada la segunda ley de la termodinmica es importante tener el conocimiento acerca de un trmino que dentro de ella se encuentra. La Entropa, esta una variable de estado para un sistema en equilibrio. Esto significa que la entropa siempre es la misma para un sistema que se encuentra en un determinado estado de equilibrio. As como P, V y U, la entropa tambin es una caracterstica de un sistema que est en equilibrio. Cuando entra una cantidad de calor Q a un sistema a una temperatura absoluta T, el cambio de la entropa en el sistema se define como S= Q/T. (Bueche & Hecht, 2001)Ejemplo:Veinte gramos de hielo a 0C se funden en agua a 0C. Cunto cambia la entropa de los 20 g en el proceso?Agregando calor lentamente al hielo, se puede derretir de una manera reversible. El calor requerido es:

De donde:

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICALa Segunda Ley es esencialmente diferente de la Primera Ley; los dos principios son independientes y no se pueden en ningn sentido deducir uno partir del. As, el concepto de la energa no es suficiente, y debe aparecer una nueva propiedad. Esta nueva propiedad se puede esclarecer y entonces se puede presentar La Segunda Ley ms o menos de la misma manera como se hizo con la Ley Cero y La primera Ley. Al examinar ciertos resultados de la observacin, uno procura extraer por experiencia una ley que se suponga ser general; esta ser posicionada como un axioma fundamental que se probar o refutar con base en la experimentacin subsecuente. Es importante tener en mente que dentro de la estructura de la termodinmica clsica, no hay prueba ms fundamental que las observaciones. Para entender mejor la segunda ley de la termodinmica se tiene la siguiente expresin:

Donde: T es la temperatura absoluta Q es la cantidad de calor recibida por el sistema.Existe para cada sistema termodinmico en equilibrio una propiedad escalar extensiva llamada entropa, S, como ya se haba sealado anteriormente. Es decir la entropa de un sistema aislado trmicamente no puede disminuir y la entropa es constante si y solamente si todos los procesos son reversibles. Cabe sealar que nadie, absolutamente nadie, ha logrado extender la definicin termodinmica de entropa para sistemas que se encuentran en estados fuera de equilibrio, excepto en lo que se conoce como equilibrio local y, en este caso, no es ms que el concepto de equilibrio global extrapolado para regir en pequeos subsistemas que componen al sistema total.

Aplicacin en la Qumica:Las reacciones qumicas constituyen una de las partes ms importantes de la fsico-qumica contempornea, no solo por su naturaleza misma sino porque tiene una cantidad enorme de aplicaciones, que abarcan desde procesos industriales mltiples y variados hasta los complejos mecanismos de reproduccin de las clulas vivas.Una de las caractersticas ms familiares de estos procesos, es que su ocurrencia va acompaada siempre por una cierta cantidad de energa conocida como el calor de reaccin. Hay una clase de reacciones qumicas a las cuales hay que suministrarles energa para que puedan ocurrir y se le conoce con el nombre de endotrmicas. La otra clase es la que produce energa en forma de calor cuando tiene lugar y se les llama exotrmicas. En el ao 1840 el qumico alemn Hess enuncio una regla emprica, conocida como la ley de Hess, la cual establece que el calor absorbida o cedido por una reaccin qumica, es el mismo, independientemente de que la reaccin ocurra en uno o varios pasos. Esta regla tiene, desde luego, la enorme ventaja de que es posible calcular calores de reaccin de reacciones qumicas que no puedan estudiarse en el laboratorio, considerando otras reacciones y la adicin y substraccin entre ellas.Ejemplo:El calor de formacin de una substancia a partir de su calor de combustin, esto es la descomposicin de una substancia en bixido de carbono y agua es relativamente fcil de medir, pero es de mucho mayor utilidad conocer el calor de formacin, esto es la energa necesaria para formar una substancia a partir de sus elementos. Como ejemplo calcularemos el calor de formacin del alcohol etlico C2H5OH a partir de su calor de combustin. Entonces:

Adems, sabemos que el calor de descomposicin del agua es:

Y el CO2 es :

Si sumamos las tres reacciones algebraicamente, obtenemos que:

Si invertimos esta reaccin:

Lo cual implica que si queremos formar una mol de alcohol etlico a partir de sus elementos, tomando el carbono como grafito, oxgeno y carbono se requieren 66.36 kilocaloras de energa (en forma de calor).

Caractersticas de un sistema termodinmico:De acuerdo con la primera ley de la termodinmica, todo proceso que ocurre en un sistema dado debe satisfacer el principio de conservacin de la energa, incluyendo el flujo de calor.La ecuacin:

Establece en otras palabras, que todo proceso cuyo nico fin sea el de crear o destruir energa, es imposible, esto es, niega la existencia de una mquina de movimiento perpetuo de primera clase.La expansin no restringida o el equilibrio de temperaturas de dos bloques o ladrillos, son procesos familiares. Supongamos que nos preguntan si hemos visto estos procesos que ocurran al revs, es decir que ocurran en sentido contrario. Es posible que dos bloques, ambos con temperatura media, vayan a estados donde uno tiene mayor temperatura que el otro?. La experiencia nos indica que no es posible. Aunque es tal proceso no viola o se contrapone a la Primera Ley de la Termodinmica. En otras palabras, la primera ley no prohbe que el proceso antedicho ocurra. Es claro que debe haber otro "gran principio" que describe la direccin en la que ocurre el proceso natural, y que debe estar en acuerdo con la Primera Ley. Este gran principio est contenido en La Segunda Ley de la Termodinmica". Al igual que la primera ley, esta es una generalizacin de una enorme cantidad de observaciones. Existen varias maneras en que la Segunda Ley d la Termodinmica puede ser establecida o indicada. A continuacin se lista tres de las ms empleadas. Si bien estas tres parecen no tener conexin entre ellas, todas son equivalentes entre s. 1. Es imposible para cualquier dispositivo que funcione en un ciclo recibir calor de un solo depsito o reservorio y producir una cantidad neta de trabajo [enunciado de Kelvin-Plank para la Segunda Ley].

2. Es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y cuyo nico efecto sea producir la transferencia de calor de un cuerpo de temperatura ms baja a un cuerpo de temperatura ms alta. 3. Existe para cada sistema en equilibrio una propiedad llamada entropa, S, la cual es una propiedad termodinmica del sistema. Para procesos reversibles, los cambios en esta propiedad estn dados por: S = (Qreversible ) /TEl cambio de la entropa de cualquier sistema y sus alrededores, considerados juntos, es positivo y se aproxima a cero para cualquier proceso que tiende o se acerca ser reversible. Stotal 0 (194) Para un sistema aislado, es decir, un sistema que no tiene ninguna interaccin con los alrededores, los cambios en el sistema no tiene ningn efecto en los alrededores. En este caso, necesitamos considerar el sistema solamente, y la primera ley y segunda ley son: Esistema = 0Stotal 0Para sistemas aislados la energa total (ET = U + Ek + Ep + ... + ...) es constante. La entropa puede aumentar o en el lmite de un proceso reversible, permanecer constante. Cabe sealar que el lmite Stotal = 0 Stotal = 0, representa un lmite superior para la mejor manera en la que se puede realizar un proceso. En termodinmica, en sistemas de propulsin o sistemas de generacin de potencia, es muy comn comparar el funcionamiento de mquinas reales con este lmite y que tan cerca se est de un proceso ideal. Estos tres enunciados son equivalentes pero el enunciado 3 describe una manera directa de medir cuantitativamente que tan lejos se est de la reversibilidad. La entropa no es un concepto familiar, como puede ser la energa, por lo que profundizamos un poco ms al respecto. Si consideramos la Primera LeyU = Q dWel trmino de la izquierda es una funcin de estado, mientras que los dos trminos de la derecha no lo son. Sin embargo, para una sustancia compresible podemos escribir el trabajo realizado para un proceso reversible como W = P V , as queU = Q P VDos de los tres trminos de esta ecuacin se expresan en funcin de variables de estado. Parece razonable expresar tambin el trmino faltante usando variables de estado, pero, Cules son las variables apropiadas?. Si consideramos que el trmino W = (P) [V ], tendramos de manera anloga que Q = (_) [_], donde los parntesis denotan una variable es estado intensiva y los corchetes (parntesis cuadrados) una variable de estado intensiva. La segunda ley nos dice que la variable intensiva es la temperatura, T, y la variable extensiva es la entropa, S. La Primera Ley para una sustancia simple compresible en trminos de estas variables es U = T S P V Ya que esta ecuacin incluye la formulacin de la Segunda Ley, esta es conocida como la Primera y Segunda Leyes combinadas. Observe que esta ecuacin est escrita en trminos de variables de estado, y es vlida para todos los procesos, no slo para aquellos que son reversibles. A continuacin se resumen algunas cualidades de la entropa.1. La entropa es una propiedad termodinmica. La entropa es una funcin de estado del sistema y se puede determinar si se conocen dos propiedades del sistema, s = s(p, T) o s = s(T,v) o s = (P, v). 2. La entropa es una variable extensiva. Se puede expresar la entropa por unidad de masa, o entropa especfica, s. 3. Las unidades de la entropa son Joule sobre Kelvin [J / K] .Para la entropa especfica J K1 kg1 . 4. Para un sistema, S = Qrev/T, donde el numerador es el calor dado al sistema y el denominador es la temperatura del sistema donde se recibe el calor. 5. dS = 0 para la transferencia nicamente de trabajo.

Conclusin: La segunda ley de la termodinmica nos habla sobre como los equilibrios de energa y materia se llevan a cabo en los procesos termodinmicos considerando en parte a la primera ley, con lo cual se desarrolla a partir de la entropa y nos sirve para calcular la energa interna de un sistema. Cabe mencionar como dato curioso para nuestro equipo durante la realizacin de dicha investigacin se encontr que el descubrimiento de las leyes de la termodinmica a pesar de que lo que se pensaba esta fue la primera ley que se descubri o desarrollo, la segunda ley fue la primera, la tercera la nombraron como la ley cero y la cuarta es la tercera ley.

BIBLIOGRAFA

Bueche, F. j., & Hecht, E. (2001). Fsica General. Mxico: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. DE C.V.Castellan, G. W. (1987). Clases de energa y la primera ley de la termodinmica. En G. W. Castellan, Fisicoqumica (pgs. 98-99). Mxico: PEARSON.Francis Weston Sears, G. L. (1978). Termodinmica, teora cintica y termodinmica estadstica. Reverte.Netto, R. S. (s.f.). Fisicanet. Recuperado el 13 de MAYO de 2015, de http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap04_primer_principio.phpOlgun, V. C. (2006). Fsica: principios con aplicaciones. Pearson Educacin.Rolle, K. C. (2000). Termodinmica. Pearson Prentice Hall.Salgado, O. A. (Mayo 3, 2008). NOTAS DEL CURSO TERMODINMICA PARA INGENIERA . Morelos : UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO.universitaria, N. p. (2007). TERMODINMICA. Mexico: UNIVERSIDAD AUTONOMA .