Ejemplo de degradación de la energía
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Significado de degradación en hindi
Las tareas primarias de una célula viva, que consisten en obtener, transformar y utilizar la energía para realizar un trabajo, pueden parecer sencillas. Sin embargo, la segunda ley de la termodinámica explica por qué estas tareas son más difíciles de lo que parecen. Ninguna de las transferencias de energía que hemos discutido, junto con todas las transferencias y transformaciones de energía en el universo, es completamente eficiente. En todas las transferencias de energía, se pierde cierta cantidad de energía en una forma que no es utilizable. En la mayoría de los casos, esta forma es la energía térmica. Desde el punto de vista termodinámico, la energía térmica se define como la energía transferida de un sistema a otro que no realiza trabajo. Por ejemplo, cuando un avión vuela por el aire, parte de la energía del avión que vuela se pierde en forma de energía térmica debido a la fricción con el aire circundante. Esta fricción en realidad calienta el aire al aumentar temporalmente la velocidad de las moléculas de aire. Del mismo modo, parte de la energía se pierde en forma de energía térmica durante las reacciones metabólicas celulares. Esto es bueno para las criaturas de sangre caliente como nosotros, porque la energía térmica ayuda a mantener nuestra temperatura corporal. En sentido estricto, ninguna transferencia de energía es completamente eficiente, porque una parte de la energía se pierde en una forma inutilizable.
Ley de degradación de la energía
La segunda ley de la termodinámica, en otras versiones, establece el concepto de entropía como propiedad física de un sistema termodinámico. Puede utilizarse para predecir si los procesos están prohibidos a pesar de obedecer el requisito de conservación de la energía expresado en la primera ley de la termodinámica y proporciona los criterios necesarios para los procesos espontáneos. La segunda ley puede formularse a partir de la observación de que la entropía de los sistemas aislados que se dejan evolucionar espontáneamente no puede disminuir, ya que siempre llegan a un estado de equilibrio termodinámico en el que la entropía es máxima con una energía interna determinada[4]. El aumento de la entropía combinada del sistema y del entorno explica la irreversibilidad de los procesos naturales, a la que a menudo se refiere el concepto de la flecha del tiempo[5].
Históricamente, la segunda ley fue un hallazgo empírico que se aceptó como un axioma de la teoría termodinámica. La mecánica estadística ofrece una explicación microscópica de la ley en términos de distribuciones de probabilidad de los estados de grandes conjuntos de átomos o moléculas. La segunda ley se ha expresado de muchas maneras. Su primera formulación, que precedió a la definición propia de entropía y se basó en la teoría calórica, es el teorema de Carnot, formulado por el científico francés Sadi Carnot, que en 1824 demostró que la eficiencia de la conversión de calor en trabajo en una máquina térmica tiene un límite superior[6][7]. [6] [7] La primera definición rigurosa de la segunda ley basada en el concepto de entropía fue formulada por el científico alemán Rudolph Clausius en la década de 1850, e incluía su afirmación de que el calor nunca puede pasar de un cuerpo más frío a otro más caliente sin que se produzca al mismo tiempo algún otro cambio relacionado con él.
Degradación de la energía termodinámica
8.1.1 Indique que la energía térmica puede convertirse completamente en trabajo en un solo proceso, pero que la conversión continua de esta energía en trabajo requiere un proceso cíclico y la transferencia de parte de la energía del sistema.
La conversión de energía debe ser cíclica para proporcionar suficiente trabajo a una máquina. La conversión cíclica de la energía también requiere que parte de esa energía se libere al medio ambiente. Un ejemplo sería el motor de combustión interna, donde la energía química se convierte en energía mecánica. Para que este proceso funcione, es necesario que sea cíclico y que se libere algo de energía.
Una central eléctrica típica puede tener un rendimiento de sólo el 35%, por lo que el 65% de la energía se degrada y se transfiere a los alrededores de la central. Esta energía liberada también se conoce como energía degradada, ya que no puede utilizarse para realizar un trabajo. La energía degradada se presenta principalmente en forma de calor. Cuanto mayor sea la temperatura de entrada y menor la de salida, mayor será la eficiencia del sistema. Un ejemplo sería una bombilla, en la que se introducen 100J, pero no se utilizan todos. La bombilla se calienta como resultado de la energía degradada.