ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
TERMODINÁMICA 20. Máquinas térmicas. Segundo principio
termodinámico.
381.
En todas las civilizaciones, y desde el siglo XII, se han creído inventar
ingenios, que se movieran sin esfuerzo externo alguno, eran los móviles
perpetuos que surgieron en las ferias, y
en las novelas, casi siempre denostadas por los científicos. En 1803, el padre
de uno de los científicos mas importantes en el campo
de las máquinas térmicas, Sadi Carnot,
en su libro” Principios fundamentales del
equilibrio y movimiento” manifestaba que el móvil perpetuo era imposible, ello se demostró posteriormente porque:
a)
No se cumplía el principio de
conservación de la energía
b)
No se ajustaba al primer principio de
Termodinámica
c)
No se cumplía un ciclo termodinámico
d)
No se mantenía constante la temperatura
382.
Los móviles perpetuos que no cumplían el primer principio de termodinámica, se
denominaron de primera especie. Era evidente que el trabajo se podría convertir
en calor, por eso nos frotamos para calentar las manos, sin embargo lo
contrario no era posible del todo. El dispositivo que lo producía se denominó
máquina térmica, en ella:
a)
Todo el trabajo se convertía en calor
b)
Sólo se convertía en trabajo la energía
interna
c)
La variación de la energía interna era
cero
d)
Sólo una parte de la energía
calorífica se convertía en trabajo
383. Al afirmar
la necesidad de dos focos térmicos con diferente temperatura para que un
sistema pudiera transformar el calor en trabajo, estaba enunciando Carnot, el segundo principio de termodinámica (uno de los
múltiples enunciados), que podría circunscribirse a la imposibilidad de
efectuar trabajo a partir de una sola fuente calorífica. Las máquinas que no la
cumplían se denominaron móviles perpetuos de segunda especie, mientras que las
que incumplían también el primer principio, serían los de tercera especie. Así
si un barco se impulsara únicamente a partir de la energía calorífica extraída
del mar, podría considerarse un móvil perpetuo de:
a) Tercera especie b) Segunda
especie c) Primer especie
388.
El nombre de Sadi, se lo pusieron en honor a un poeta
persa del siglo XIII, Sadi Musharif,
muy de moda en París en la época revolucionaria. Su padre Lázaro, había
demostrado que los móviles perpetuos eran imposibles. Él establece lo que sería llamado posteriormente
segundo principio de termodinámica (todavía no se había enunciado el primero),
indicando que “la potencia motriz de las máquina solo depende de las temperaturas entre la que se
transporta el calórico”. Sin embargo en las notas que dejó no publicadas, debido a su temprana muerte,
se declaraba escéptico en la conversión del calor en trabajo. El esquema que da
para una máquina térmica de todos los dados
392. Sadi Carnot, murió muy
joven a los 36 años, en una epidemia de cólera que asoló la región de París,
pero sus años como científico fueron muy fructíferos pues describió una máquina
térmica ideal en la cual una sustancia tal como el vapor de agua, encerrado en un cilindro unido a un pistón,
en una primera fase se expansionaba en contacto con la caldera u hogar, tomando
el calor suficiente para mantener constante su temperatura. En la segunda fase,
se aislaba el depósito, con lo que la sustancia que continuaba expansionándose
disminuía su temperatura. En la tercera, la sustancia en contacto con el foco
frío (condensador o refrigerante) se comprimía liberando el calor suficiente
para mantener constante su temperatura.
Por fin en la cuarta fase, se aislaba la sustancia del sumidero, de forma que
al continuar su compresión la temperatura
aumentaba hasta alcanzar las condiciones iniciales, con lo que se cerraba el
ciclo.
Según
eso el gráfico P/V que mejor justifica el proceso, de los dados:
a)
b)
c)
d)
es
el a) A b) B c) C d) D
