¿Qué dice la segunda ley de la termodinámica?

Responder:

Hay varias declaraciones asociadas con la segunda ley de la termodinámica. Todos ellos siendo lógicamente equivalentes. La declaración más lógica es la que involucra el aumento de entropía.

Entonces, permítanme presentarles las otras declaraciones equivalentes de la misma ley.

Declaración de Kelvin-Planck:

No es posible ningún proceso cíclico cuyo único resultado sea la conversión completa de calor en una cantidad equivalente de trabajo.

Declaración de Clausius -

Ningún proceso cíclico es posible cuyo único efecto sería la transferencia de calor de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente.

Explicación:

Todos los procesos irreversibles (naturales y espontáneos) se caracterizan por el hecho de que la entropía siempre aumenta en dichos procesos.

Y la segunda ley de la termodinámica significa lógicamente que la entropía siempre tiende a aumentar.

Un sistema físico siempre procederá a un estado de máxima entropía.

En otras palabras, la segunda ley especifica la dirección de la evolución de un proceso natural.

Los sistemas naturales siempre tienen una tendencia a maximizar su entropía.

Y de eso se trata la segunda ley.

Considere, por ejemplo, la transferencia de calor de un cuerpo a otro en contacto debido a la diferencia de temperatura.

El calor siempre fluye de un cuerpo más caliente a uno más frío espontáneamente. Pero, nadie ha observado nunca la transferencia espontánea de calor de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente.

Aun cuando tal fenómeno sea permisible por la primera ley, tales procesos nunca ocurren naturalmente. Esa es la esencia de la segunda ley.

El calor se transfiere de un cuerpo más caliente a un cuerpo más frío porque está acompañado por un aumento de entropía, pero a la inversa nunca ocurre porque, como tal, la entropía del sistema debe disminuir.

De eso se trata la declaración de Clausius.

Se puede probar que todas las afirmaciones de la segunda ley son completamente equivalentes y giran en torno al mismo concepto central de aumento de la entropía.

Puede observarse que es posible la transferencia de calor de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente (como en un refrigerador o un aire acondicionado). La segunda ley establece que tal proceso no es, sin embargo, espontáneo y natural. Para que tal proceso tenga lugar, se requiere trabajo externo.