Segundo principio de la termodinámica
La segunda ley de la termodinámica dice que cuando la energía cambia de una forma a otra, o la materia se mueve libremente, la entropía (desorden) en un sistema cerrado aumenta.
Las diferencias de temperatura, presión y densidad tienden a igualarse horizontalmente después de un tiempo. Debido a la fuerza de la gravedad, la densidad y la presión no se igualan verticalmente. La densidad y la presión en la parte inferior serán mayores que en la parte superior.
La entropía es una medida de la propagación de la materia y la energía a todos los lugares a los que tienen acceso.
La formulación más común de la segunda ley de la termodinámica se debe esencialmente a Rudolf Clausius:
En otras palabras, todo trata de mantener la misma temperatura a lo largo del tiempo.
Hay muchos enunciados de la segunda ley que utilizan términos diferentes, pero todos significan lo mismo. Otra afirmación de Clausius es:
El calor no puede pasar por sí mismo de un cuerpo más frío a otro más caliente.
Una declaración equivalente de Lord Kelvin es:
Una transformación cuyo único resultado final es convertir el calor, extraído de una fuente a temperatura constante, en trabajo, es imposible.
La segunda ley sólo se aplica a los sistemas grandes. La segunda ley se refiere al comportamiento probable de un sistema en el que no entra ni sale energía ni materia. Cuanto más grande es el sistema, más probable es que la segunda ley se cumpla.
Esquema sencillo del ciclo de refrigeración por compresión de vapor de una bomba de calor: 1) condensador, 2) válvula de expansión, 3) evaporador, 4) compresor.
Resumen
En un sentido general, la segunda ley dice que las diferencias de temperatura entre sistemas en contacto tienden a igualarse y que se puede obtener trabajo de estas diferencias de no equilibrio, pero que se produce una pérdida de energía térmica, cuando se realiza trabajo y aumenta la entropía. Las diferencias de presión, densidad y temperatura en un sistema aislado, tienden a igualarse si se les da la oportunidad; la densidad y la presión, pero no la temperatura, se ven afectadas por la gravedad. Un motor térmico es un dispositivo mecánico que proporciona trabajo útil a partir de la diferencia de temperatura de dos cuerpos.
Citas
| " | La ley de que la entropía siempre aumenta, ocupa, creo, la posición suprema entre las leyes de la Naturaleza. Si alguien te señala que tu teoría favorita del universo está en desacuerdo con las ecuaciones de Maxwell - entonces mucho peor para las ecuaciones de Maxwell. Si se descubre que la observación la contradice, bueno, estos experimentadores a veces cometen errores. Pero si se descubre que su teoría está en contra de la segunda ley de la termodinámica no puedo darle ninguna esperanza; no le queda más que derrumbarse en la más profunda humillación. | " |
-Sir Arthur Stanley Eddington, La naturaleza del mundo físico (1927)
| " | La tendencia al aumento de la entropía en los sistemas aislados se expresa en la segunda ley de la termodinámica, quizá la formulación más pesimista y amoral de todo el pensamiento humano. | " |
--Greg Hill y Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)
| " | Hay casi tantas formulaciones de la segunda ley como debates sobre ella. | " |
-Filósofo / Físico P.W. Bridgman, (1941)
Varios
- Flanders y Swann realizaron una adaptación musical del enunciado de la Segunda Ley de la Termodinámica, llamada "Primera y Segunda Ley".
- El economista Nicholas Georgescu-Roegen mostró la importancia de la Ley de la Entropía en el campo de la economía (véase su obra The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la segunda ley de la termodinámica?
R: La segunda ley de la termodinámica afirma que cuando la energía cambia de una forma a otra, o la materia se mueve libremente, aumenta la entropía (desorden) en un sistema cerrado.
P: ¿Qué tiende a igualarse horizontalmente con el paso del tiempo?
R: Las diferencias de temperatura, presión y densidad tienden a igualarse horizontalmente al cabo de un tiempo.
P: ¿Por qué la densidad y la presión no se igualan verticalmente?
R: Debido a la fuerza de la gravedad, la densidad y la presión no se igualan verticalmente. La densidad y la presión en la parte inferior serán mayores que en la parte superior.
P: ¿Qué es la entropía?
R: La entropía es una medida de la dispersión de la materia y la energía hacia todos los lugares a los que tienen acceso.
P: ¿Cuál es la formulación más común de la segunda ley de la termodinámica?
R: La formulación más común de la segunda ley de la termodinámica se debe esencialmente a Rudolf Clausius: todo intenta mantener la misma temperatura a lo largo del tiempo.
P: ¿Cuál es otra afirmación de Clausius sobre la segunda ley de la termodinámica?
R: Otra afirmación de Clausius es que el calor no puede por sí mismo pasar de un cuerpo más frío a otro más caliente.
P: ¿A qué tipo de sistema se aplica la segunda ley de la termodinámica?
R: La segunda ley de la termodinámica sólo se aplica a los sistemas grandes, en los que no entra ni sale energía ni materia. Cuanto más grande sea el sistema, más probable será que la segunda ley se cumpla.
