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20.9 Segunda ley de la termodinámica 413
¿Una máquina
de movimiento
permanente?
Según la segunda ley
de la termodinámica,
es imposible que
exista una máquina de
movimiento permanente.
No obstante, Maxwell
propuso la idea de un
"diablillo" que abriría
una pequeñísima puerta
para permitir el paso de
partículas de movimiento
rápido y luego la cerraría
para mantener fuera a las
partículas de movimiento
lento. Si el "diablillo" de
Maxwell pudiera realizar
esta tarea sin usar
energía, la segunda ley
de la termodinámica no
se cumpliría. Además
de divertir a algunos
profesores de física, esta
¡dea ha tenido poco uso
en el mundo real.
Sin embargo, ahora
los científicos lograron
construir un sistema de
engranaje y trinquete
formado por siete
anillos de benceno
(compuestos químicos).
Ellos esperaban que
el trinquete forzara al
engranaje a girar en un
solo sentido. Si tal cosa
ocurría, eso significaría
que se había creado
energía a partir de los
movimientos al azar
de los compuestos.
Pero eso no ocurrió. El
engranaje giró con la
misma frecuencia en un
sentido que en otro. A
pesar de todo, tal vez
esto sólo sea el principio.
¿Qué pasaría si el
trinquete se engranara
por medio de unas
tenacillas en miniatura?
En ese caso se cumpliría
la segunda ley de la
termodinámica, puesto
que las tenacillas
ejercerían la energía
necesaria para colocar el
trinquete en su lugar.
Si desea ver una
simulación de este
"demonio de Maxwell",
de carácter teórico, visite
monet.physik.unibas.ch
Veremos que la conversión de energía térmica en trabajo mecánico es un proceso de
pérdidas. La primera ley de la termodinámica señala que no podemos tener ganancias en un
experimento de ese tipo. Dicho de otro modo, es imposible conseguir más trabajo por parte
de un sistema que el calor que se le suministra. Sin embargo, esto no excluye la posibilidad de
seguir frenando. Es obvio que necesitamos otra regla que establezca que no es posible convertir
el 100 por ciento de la energía térmica en trabajo útil. Esta regla constituye el fundamento
de la segunda ley de la termodinámica.
Segunda ley de la termodinámica: es imposible construir una máquina que,
funcionando de manera continua, no produzca otro efecto que la extracción de
calor de una fuente y la realización de una cantidad equivalente de trabajo.
Para profundizar más y hacer más aplicable este principio, suponga que estudiamos el funcionamiento
y la eficiencia de máquinas térmicas. Un sistema concreto puede ser un motor
de gasolina, un motor de propulsión, una máquina de vapor o incluso el cuerpo humano. El
funcionamiento de una máquina térmica se describe mejor por medio de un diagrama similar
al que se muestra en la figura 20.9. Durante la operación de una máquina general de este tipo
ocurren tres procesos:
1. Una cantidad de calor