¿Qué es la segunda ley de la termodinámica?
La termodinámica es una ciencia que describe las leyes de la transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro. Con tal transición, es posible convertir parte de la energía térmica en trabajo útil.
Por lo tanto, la termodinámica es la base para los cálculos de cualquier máquina térmica: desde máquinas de vapor hasta algunos fantásticos cohetes fotónicos. Sí, sí, no se sorprenda, incluso cuando se vuela al espacio, ¡la termodinámica es indispensable!
La termodinámica se originó en el siglo XVIII con las primeras máquinas de vapor en funcionamiento. En menos de cien años se han desarrollado tres postulados básicos que subyacen a esta ciencia, que se denominan leyes (o principios) de la termodinámica. Las leyes de la termodinámica son una especie de axiomas que son una generalización de una vasta experiencia en ingeniería. Por lo tanto, se aceptan sin pruebas. La pregunta "¿por qué?" para los axiomas, como se sabe, no se acostumbra especificar. ¡Es por eso!
La termodinámica considera los sistemas termodinámicos, es decir, los sistemas que tienen, entre otras cosas, una cierta cantidad de energía interna, que en la vida cotidiana llamamos calor. La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía para tales sistemas. De acuerdo con esta ley, un sistema termodinámico puede realizar un trabajo útil solo debido a su energía interna o debido a la entrada de energía desde el exterior.
La segunda ley de la termodinámica determina la dirección de transición de la energía interna entre los sistemas termodinámicos. De acuerdo con esta ley, la energía interna (es decir, el calor) puede transferirse espontáneamente en una sola dirección: de un cuerpo con más energía interna a un cuerpo con menos. Es decir, el calor mismo solo puede pasar de un cuerpo más caliente a un cuerpo más frío. Con tal transición, parte de la energía térmica se puede convertir en trabajo útil con la ayuda de motores térmicos especialmente diseñados. El porcentaje de energía interna convertida en trabajo útil se denomina coeficiente de eficiencia.
La segunda ley de la termodinámica no contradice la existencia de refrigeradores y acondicionadores de aire. De hecho, para enfriar un objeto, es decir, para transferir su calor a un objeto más caliente, se debe gastar energía. En términos generales, cualquier enfriador no funcionará por sí solo. Para hacer esto, necesita conectarlo a la red eléctrica.
Tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica parecen obvias. Cómo inventar y calcular motores térmicos eficientes (o refrigeradores) con la ayuda de estas leyes obvias no se puede decir con "una pierna". ¡Por lo tanto, toma un libro de texto y "roe el granito de la ciencia"!