Aplicaciones y consecuencias
El principio fundamental de la segunda ley de la termodinámica son las reacciones espontáneas que tienen una dirección dada, es decir, la segunda ley nos provee un criterio para predecir la dirección de un proceso determinado y para determinar la dirección de estos procesos se utilizan dos conceptos: la entropía y la energía libre. Antes de pasar a la aplicaciones aplicaciones es es bueno aclarar el concepto de reacciones reacciones espontanea espontaneas, s, una reacción espontánea o también llamado proceso irreversible es restablecer las condiciones originales previas a los cambios causados por un sistema, también son las que condicionan la dirección de los procesos metabólicos y son las más importantes desde el punto de vista fisicoquímico. El ser humano puede como una máquina térmica para poder detallar en la relación que tiene el principio térmico del funcionamiento del cuerpo humano en relación con el de una máquina térmica, es pertinente definir que aspectos caracterizan a una máquina térmica. Las máquinas térmicas difieren bastante entre sí, pero es posible caracterizarlas a todas de la siguiente manera: 1. Reciben calor de una fuente a temperatura alta (energía solar, horno de petróleo, reactor nuclear, etcétera) 2. Convierten parte de este este calor en trabajo (por lo general en la f orma f orma de una flecha fl echa rotatoria). 3. Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura (la atmósfera, los ríos, etcétera). 4. Operan en un ciclo Las máquinas térmicas y otros dispositivos cíclicos por lo común requieren un fluido hacia y desde el cual se transfiere calor mientras experimenta un ciclo. Al fluido se le conoce como fluido de trabajo. El término máquina térmica se usa con frecuencia en un sentido más amplio que incluye dispositivos que producen trabajo que no operan en un ciclo termodinámico. El cuerpo humano tiene un comportamiento parecido al de una máquina térmica, sin embargo el desarrollo de la vida humana y sus actividades difiere de la concepción formal de una máquina térmica, ya que no depende de una fuente de temperatura externa que directamente le transmita tra nsmita energía para ser transformada transform ada en trabajo y en un residuo de calor, sin embargo químicamente ocurren reacciones que nos permiten absorber nutrientes y convertir la energía proporcionada por los alimentos al ser ingeridos, a este proceso biológicamente se le denomina metabolismo, a diferencia de una máquina térmica el ser humano depende de múltiples variables para conocer la eficiencia en la transformación de energía química potencial de los alimentos con respecto al trabajo en el organismo. Sin embargo, resulta indispensable que el cuerpo humano mantenga una temperatura promedio (36-37ºC (36- 37ºC denominados límites fisiológicos) para desarrollar sus actividades, esto se logra gracias a la termorregulación de los sistemas biológicos La segunda ley de la termodinámica tiene las siguientes aplicaciones:
La termorregulación: termorregul ación: se logra por tres mecanismos Actividad muscular voluntaria, actividad muscular involuntaria (escalofrío ausente), termogénesis (no dependiente
de la actividad muscular). La producción de calor se realiza por activación de los triglicéridos, que son paulatinamente hidrolizados por una enzima lipolítica.
sistemas de homeostasis térmica: ayudan a que la entropía presente en los diversos intercambios de energía en el organismo no tenga un impacto demasiado nocivo. Sin embargo la entropía tiene como principio fundamental el carácter de irreversibilidad que tanto en el caso de las máquinas térmicas como en el de los humanos es eminente.
Consecuencias de la segunda ley de la termodinámica
dirección natural: la dirección natural de los cambios son hacia el desorden. incremento de la entropía: consiste en la inexorable degradación de la energía. Cada proceso natural, o artificialmente provocado por el hombre, transforma inevitablemente energía de alta calidad en calor, que en buena medida se disipa para siempre en el Universo, inútil e irrecuperable. La degradación en el universo es imparable: No hay como detenerla, solo se puede hacer intentos para crear orden en lugares con enormes reservas de energía
Nuevos Paradigmas: el mundo tiene cuatro dimensiones visibles y medibles (3 de espacio y una de tiempo) la segunda ley establece que los eventos importantes como la vida no son reversibles. Perdida de la capacidad del trabajo
Todos los procesos son en la práctica irreversibles, la capacidad de producir trabajo está continuamente reduciéndose en virtud de las transferencias de calor inevitables que ocurren por causa del rozamiento viscoso y las grandes diferencias de temperatura entre el fluido de trabajo y sus alrededores. El primer principio de la termodinámica muestra simplemente la forma en que el calor y el trabajo son intercambiables mutuamente puesto que siempre se conserva la energía. Sin embargo, las transformaciones según el segundo principio de la termodinámica están sometidas a ciertas restricciones, por ejemplo, el trabajo puede siempre transformarse continua y completamente en calor (en grado menor de energía), pero el calor sólo puede ser transformado parcialmente en trabajo, puesto que algo de energía debe ser re-chazada en forma de calor, si bien a una temperatura inferior. Así pues, podemos hablar de energía de alto grado tal como el trabajo o la energía cinética, y energía de bajo grado como el calor y todas sus formas. Además, incluso un proceso de mezcla entre dos fluidos da lugar a una pérdida de lo que denominamos energía utilizable (es decir, pérdida en la capacidad de producir trabajo), puesto que esta capacidad es menor después que antes de la mezcla debido a la naturaleza irreversible del proceso de mezcla con su incremento inevitable en la entropía. La energía utilizable es la capacidad de un fluido de producir un trabajo máximo en un estado dado (siendo realizado ese trabajo cuando
se considera que el fluido evoluciona reversiblemente desde un estado determinado hasta un segundo estado especificado de referencia). Es una medida cuantitativa conveniente por medio de la cual puede determinarse las irreversibilidades de un proceso o ciclo y es de gran importancia en estos días por la escasez de combustib le y su alto costo. Bibliografía 1. Puican Farroñay C. Aplicación de los principios de la termodinámica en los seres vivos [Internet]. 1st ed. Nuevo Chimbote - Ancash - Perú: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA; 2015 [cited 10 June 2017]. Available from: http://biblioteca.uns.edu.pe/publicaciones.htm 2. Mendez Flores A. Termodinámica-cuerpo humano [Internet]. galeon.com. 2013 [cited 10 June 2017]. Available from: http://ljto94.galeon.com/ 3. Martines Laredo j. Las leyes de la termodinámica [Internet]. Khan Academy. 2014 [cited 10 June 2017]. Available from: https://es.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/the-laws-ofthermodynamics/a/the-laws-of-thermodynamics 4. Segunda Ley de la Termodinamica | Fisicalab [Internet]. Fisicalab.com. 2017 [cited 10 June 2017]. Available from: https://www.fisicalab.com/apartado/segundoprincipio-termo#contenidos 5. http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/fisicai/contenidos/temas_por_separado/8_ap_termo1011.pdf 6. https://es.scribd.com/document/232720092/Segunda-ley-de-la-termodinamica-enla-vida-de-un-ser-humano-desde-el-punto-de-vista-fisico 7. http://www.um.es/docencia/barzana/DIVULGACION/QUIMICA/termirre.html 8. http://thedarkbrainfactory.blogspot.pe/2008/08/de-siempre-he-tenido-la-impresinde-que.html 9. http://iqtermodinamica.blogspot.pe/2011/05/consecuencias-filosoficas-de-lasegunda.html 10. Atrasarnos
