Segunda Lei da Termodinámica

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Leis da termodinámica
0. Lei Cero da Termodinámica
1. Primeira Lei da Termodinámica
2. Segunda Lei da Termodinámica
3. Terceira Lei da Termodinámica


A segunda lei da termodinámica ou segundo principio da termodinámica expresa, dunha forma concisa, que "a cantidade de entropía de calquera sistema illado termodinamicamente tende a incrementarse co tempo, até alcanzar un valor máximo".

Matematicamente, exprésase así:

\frac{dS}{dt}\ge 0 \qquad \mbox{(1)}

onde S é a entropía e o símbolo de igualdade só existe cando a entropía se encontra no seu valor máximo (en equilibrio).

\int \frac{\delta Q}{T} = -S

Mentres a primeira lei da termodinámica estabelece a conservación de enerxía en calquera transformación, a segunda lei estabelece condicións para que as transformacións termodinámicas poidan ocorrer. En relación á transferencia de calor, de acordo coa segunda lei: "a calor non pasa espontaneamente dun corpo de menor temperatura (frío) a un corpo de maior temperatura (quente)".

Outra maneira de ver a segunda lei é pola observación da súa relevancia. A primeira lei é en verdade, un principio de contabilidade de enerxía: as parcelas de enerxía deben sumarse. Ou sexa, a primeira lei trata das cantidades de enerxía. A segunda lei, entrementres, ao dicir que a enerxía cinética (por exemplo) pode ser integramente transformada en enerxía térmica (calor) mais non ao contrario, indica unha cualidade para a enerxía:

Imaxine un automóbil a 50 km/h. Subitamente é freado. Toda a súa enerxía cinética será eventualmente transformada en enerxía interna das pastillas de freo (e outras fontes de fricción) que quecerán. Finalmente, unha certa cantidade de calor será transferida ao medio ambiente. Entretanto, se eu cedo esta mesma cantidade de calor ao automóbil (ou ao freo), non botará a andar. A enerxía mecánica é máis nobre que a calor.

Máquina térmica

Para transformar calor en enerxía cinética é preciso unha máquina térmica e esta non é 100% eficiente; sempre ten que haber un fluxo de calor dun foco quente a un foco frío para que algún calor se converta en traballo, ademais a porcentaxe mínima que esa calor representa depende das temperaturas dos focos, isto é, a eficiencia máxima dunha máquina térmica depende das temperaturas dos focos de calor entre os que traballa. É por isto que se fala de degradación da calor cando este pasa a un corpo de temperatura inferior.

Porén o proceso inverso, a conversión de traballo en calor, pode ser íntegra: todo o traballo é transformábel en calor nun proceso.

Este principio dá lugar á definición da entropía, de xeito que outra formulación do mesmo é que en calquera proceso físico, a entropía dun sistema illado (por exemplo, o universo) aumenta (proceso irreversíbel) ou todo o máis mantense constante (proceso reversíbel).

Esta característica da entropía forneceu a base para que for considerada como a garante da irreversibilidade do tempo, e daquela a imposibilidade de viaxar ao pasado. As especulacións neste sentido fixeron furor na literatura de ciencia ficción.