Existe para cada sistema en equilibrio una propiedad llamada entropía, S, la cual es una propiedad termodinámica del sistema. Para procesos reversibles, los cambios en esta propiedad están dados por

El cambio de la entropía 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.

Para un sistema aislado, es decir, un sistema que no tiene ninguna interacción con los alrededores, los cambios en el sistema no tiene ningún efecto en los alrededores. En este caso, necesitamos considerar el sistema solamente, y la primera ley y segunda ley son:


La entropía es una propiedad termodinámica. La entropía es una función de estado del sistema y se puede determinar si se conocen dos propiedades del sistema.La entropía es una variable extensiva. Se puede expresar la entropía por unidad de masa, o entropía específica, s.as unidades de la entropía son Joule sobre Kelvin. Para la entropía específica

Para un sistema, donde el numerador es el calor dado al sistema y el denominador es la temperatura del sistema donde se recibe el calor.Para la transferencia únicamente de trabajo.

ENTROPIA, PROCESOS REVERSIBLES Y PROCESOS IRREVERSIBLES

Llamamos proceso reversible al que se puede invertir y dejar a nuestro sistema en las mismas condiciones.

El proceso que efectuamos con nuestra caja de canicas fue un proceso no reversible, en donde una vez terminado, el orden que había en las condiciones iniciales del sistema ya nunca volverá a establecerse

Existen varias maneras en que la Segunda Ley de la Termodinámica puede ser establecida o indicada

Es imposible para cualquier dispositivo que funcione en un ciclo recibir calor de un solo depósito o reservorio y producir una cantidad neta de trabajo [enunciado de Kelvin-Plank para la Segunda Ley].

Es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y cuyo único efecto sea producir la transferencia de calor de un cuerpo de temperatura más baja a un cuerpo de temperatura más alta.

Enunciados de Clausius y Kelvin-Planck

Enunciado de Clausius

No es posible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura.

Equivalencia entre el enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck

Las dos figuras anteriores nos muestran de forma gráfica la equivalencia de los enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck. El conjunto de una máquina que transfiera calor del foco frío al caliente (Clausius) combinado con un motor nos dan como resultado una máquina que absorbe calor de una sola fuente y lo transforma íntegramente en trabajo (Kelvin-Planck).

Es importante señalar que la entropía no está definida como una cantidad absoluta S (símbolo de la entropía), sino lo que se puede medir es la diferencia entre la entropía inicial de un sistema Si y la entropía final del mismo Sf. No tiene sentido hablar de entropía sino en términos de un cambio en las condiciones de un sistema.

La segunda ley niega la posibilidad de crear o destruir energía; la segunda ley limita la disponibilidad de la energía y las formas en que puede usarse o convertirse.

Es imposible que un proceso tenga como único resultado la transferencia de calor de un cuerpo más frío a uno más caliente.

Éste es elplanteamiento de ‘refrigerador’ de la segunda ley (Plantemiento de Calusius).

“Es imposible que un sistema efectúe un proceso en el que absorba calor de un depósito de temperatura uniforme y lo convierta totalmente en trabajo mecánico, terminando en el mismo estado en que inició”.
A este planteamiento de ‘máquina’ de la segunda ley. (Planeamiento de Kelvin-Planck).

La base de la segunda ley de la termodinámica es la diferencia entre la naturaleza de la energía interna y la de la energía mecánica macroscópica. Las energías cinéticas y potenciales asociadas al movimiento aleatorio constituyen la energía interna. La energía cinética asociada al movimiento macroscópico coordinado es lo que llamamos energía cinética del cuerpo en movimiento.

segunda ley de la termodinamica

Muchos procesos termodinámicos se efectúan naturalemente en una dirección pero no en la opuesta. Por ejemplo, el calor de un cuerpo siempre fluye de un cuerpo caliente a uno más frio, nunca al revés.

La respuesta a esta incógnita tiene que ver con la dirección de los procesos termodinámicos y constituye la segunda ley de la termodinámica.

Dentro de ésta ley se platean los términos de ENTROPIA, que es una medida cuantitativa del grado del desorden o aletroriedad de un sistema.

Es imposible que un sistema efectúe un proceso en el que absorba calor de un depósito de temperatura uniforme y lo convierta totalmente en trabajo mecánico, terminando en el mismo estado en que inició”.

Segunda ley de la termodinamica

Problemas

REGION DEL ESPACIO QUE REDEA A UNA CARGA ELECTRICA. LA MAGNITUD DEL CAMPO ELECTRICO PRODUCIDO POR UNA CAMPO DE FUERZA F, SOBRE UNA CARGA DE PRUEBA U SE OBTIENE:

1.- UNA CARGA DE (6X10)-6 C. SE INTRUDUCE A UNA REGION DONDE ACTUA UN CAMPO DE FUERZA .18N. CUAL ES LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO DE ESTAREGION?
E=f/q
E=18N/(6*10^-6
E=30000N/c


2.- EL CAMPO ELECTRICO UNA CIERTA REGION ES DE (5X10)20N/C. CUALCULA LA INTENSIDAD DE LA FUERZA QUE ACTUA SOBRE UN ELECTRON INVERSO EN ESTE CAMPO?

F= ((5X10)20N/C.)(1.6X10^19)
F=80N

3.- LA INTENSIDAD DE UNA CAPO ELECTRICO EN UNA CIERTA REGION ES DE 3X10^6 N/C. ¿CUAL ES LA MAGNITUD DE LA CARGA QUE EXPERIMENTA UNA FUERZA DE 12N?

Q=12/3X10^6
Q=4X10^6

LEY DE OHM Y POTENCIAL ELECTRICO

LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA QUE CIRCULA POR UN CONDUCTOR ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL VOLTAJE APLICADO A SUS ESTREMOS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU RESISTENCIA.

I=V/R
V=RI
R=V/I

CAMPOS ELECTROSTATICOS EN EL ESPACIO MATERIAL

Aunque los medios materiales estén generalmente descargados, están compuestos por cargas, y por lo tanto estas sentirán los efectos del campo aplicado. Como consecuencia de las fuerzas que el campo ejerce sobre los constituyentes, el estado del medio se apartara de la configuración de equilibrio. La respuesta del medio al campo eléctrico aplicado, dependerá del estado de las cargas del medio, es decir, de las fuerzas que mantengan ligadas a las cargas. Aunque todas las cargas del medio contribuyen a la respuesta del medio, la mayor contribución proviene de los electrones de valencia, que al estar débilmente ligados, se apartan más de la configuración de equilibrio que los electrones internos.

Los núcleos debido a su mayor masa también tienen efectos mucho más débiles. La respuesta es pues característica de los electrones del medio. Esto permite utilizar el campo eléctrico como sonda, para obtener información sobre la estructura el medio. Es la base de numerosas técnicas espectroscópicas.

Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para influir entre ellas y por ello las fuerzas eléctricas son consideradas fuerzas de acción a distancia. En virtud de ello se recurre al concepto de campo electrostático para facilitar la descripción, en términos físicos, de la influencia que una o más cargas ejercen sobre el espacio que las rodea.

El concepto de campo surge ante la necesidad de explicar la forma de interacción entre cuerpos en ausencia de contacto físico y sin medios de sustentación para las posibles interacciones. La acción a distancia se explica, entonces, mediante efectos provocados por la entidad causante de la interacción, sobre el espacio mismo que la rodea, permitiendo asignar a dicho espacio propiedades medibles. Así, será posible hacer corresponder a cada punto del espacio valores que dependerán de la magnitud de la propiedad del cuerpo que provoca la interacción y de la ubicación del punto que se considera.

El campo eléctrico representa, en cada punto del espacio afectado por la carga, una propiedad local asociada al mismo. Una vez conocido el campo en un punto no es necesario saber qué lo origina para calcular la fuerza sobre una carga u otra propiedad relacionada con él.Así, si se coloca una carga de prueba en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico, se observará la aparición de atracciones o de repulsiones sobre ella.

Una forma de describir las propiedades de este campo sería indicar la fuerza que se ejercería sobre una carga determinada si se trasladara de un punto a otro del espacio. Al utilizar la misma carga de prueba es posible comparar la intensidad de las atracciones o repulsiones en los distintos puntos del campo. La carga de referencia más simple, a efectos de operaciones, es la carga unidad positiva.

La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza, la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido.