Una vez que hemos entendido la primera ley de la termodinámica, podemos también comprender a la segunda ley de la termodinámica, la segunda ley nos expresa que es imposible construir una máquina térmica que transforme en su totalidad el calor en energía y viceversa. La eficiencia de una máquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico producido y el calor suministrado.

Matemáticamente, podemos encontrar la fórmula de ésta ley de la siguiente forma:

fórmula de la segunda ley de la termodinámica

Donde:

T = trabajo mecánico (cal, Joules)

Q1 = calor suministrado (cal, Joules)

Q2 = calor obtenido (cal, Joules)

T1 = trabajo de entrada (cal, Joules)

T2 = trabajo de salida (cal, Joules)

e = eficiencia (cal, Joules)

Para comprender mucho mejor nuestra fórmula, resolvamos algunos ejercicios de éste tema:

📃 Ejercicios Resueltos de la Segunda Ley de la Termodinámica

Problema 1.- ¿Cuál es la eficiencia de una máquina térmica a la cual se le suministran 9 000 calorías para obtener 27 200 Joules de calor de salida?

Solución:

Lo primero que haremos, será colocar nuestros datos:

Q1 = 9000 cal

Q2 = 27200 J

e = ?

Si observamos bien, Q2 está expresada en Joules, y no en calorías, por lo que convertiremos esa cantidad a calorías.

\displaystyle \Delta Q=27200J\left( \frac{1cal}{4.2J} \right)=6428.57J

Una vez que hemos convertido a la unidad, podemos pasar a resolver el problema de la eficiencia.

\displaystyle e=\frac{{{Q}_{1}}-{{Q}_{2}}}{{{Q}_{1}}}

Sustituyendo:

\displaystyle e=\frac{{{Q}_{1}}-{{Q}_{2}}}{{{Q}_{1}}}=\frac{9000cal-6428.57cal}{9000cal}=0.28

Respuesta:

Por lo que la eficiencia es de 0.28 o lo que es igual a 28% de eficiencia.