Termodinamica

1. TERMODINÁMICA
BASES BIOLÓGICAS
FACULTAD DE PSICOLOGIA SIGMUND FREUD

2. SIGNIFICADO ETIMOLÓGICO
THERMO: CALOR
DINAMICUS: MOVIMIENTO
Movimiento del calor o bien teoría del movimiento
molecular

3. CONCEPTOS BASICOS
1.Estado de equilibrio de un sistema es
cuando las variables macroscópicas presión p,
volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de
equilibrio es dinámico en el sentido de que los
constituyentes del sistema se mueven continuamente.
Los estados de equilibrio se estudian y definen por
medio de magnitudes extensivas, no-extensivas
derivadas de las anteriores y otras.

4. CONCEPTOS BASICOS
2.Se denomina ecuación de estado a la relación que existe entre las
variables p, V, y T. La ecuación de estado más sencilla es la de un gas
ideal pV=nRT, donde n representa el número de moles, y R la constante de los
gases R=0.082 atm·l/(K mol)=8.3143 J/(K mol).
3.Se denomina energía interna del sistema a la suma de las energías de
todas sus partículas. En un gas ideal las moléculas solamente tienen energía
cinética, los choques entre las moléculas se suponen perfectamente elásticos,
la energía interna solamente depende de la temperatura.

5. CONCEPTOS BASICOS
4.Se denomina calor a la energía intercambiada entre
un sistema y el medio que le rodea debido a los choques
entre las moléculas del sistema y el exterior al mismo y
siempre que no pueda expresarse macroscópicamente
como producto de fuerza por desplazamiento. Es una
transferencia de energía en el que intervienen gran número
de partículas. ‘Q’, Joule, Caloría.
1 caloría = 4.186 Joule

6. CONCEPTOS BASICOS
5. Cantidad de calor: Variación energética que acompaña a un traslado de calor.
Q = m x Ce x (Tf – Ti)
Donde:
Q= cantidad de calor
m = masa
Ce = Calor especifico
Tf = temperatura Final
Ti = Temperatura Inicial
6. Equilibrio Térmico: Cuando no
existe flujo de calor entre uno hacia
el otro.

7. CONCEPTOS BASICOS
7.Energia Cinética: Explica la manera de como se
mueven las moléculas (dinámica molecular). Trabajo
necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada
desde el reposo hasta la velocidad indicada.

9. CONCEPTOS BASICOS
8. Trabajo: Fuerza que actúa sobre un objeto para causar desplazamiento.
9. Calor Especifico/Capacidad Calorífica: Cantidad necesaria para
calentar una unidad de masa o pero elevando su temperatura en 1º C.
Propiedad especifica de cada sustancia. Capacidad calorífica + mx Ce

10. 1.1 DEFINICIÓN
Rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico.
El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones
termodinámicas son los que postulan que la energía puede ser intercambiada
entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que sólo puede hacerse de una
determinada manera
Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas
responden a los cambios en su entorno.

11. APLICACIONES
Se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingeniería,
tales como:
• Motores
• Cambios de fase
• Reacciones químicas
• Fenómenos de transporte, e incluso…
• Agujeros negros.

12. ORIGEN
La historia de la termodinámica como disciplina
científica se considera generalmente que comienza
con Otto von Guericke quien, en 1650, construyó y
diseñó la primera bomba de vacío

13. Paredes termodinámicas
Contorno termodinámico es un conjunto de paredes termodinámicas cerradas
entre sí de forma que, además de delimitar y confinar al sistema, nos informan sobre los
equilibrios que pudiera tener el sistema con el resto del universo.
• Paredes restrictivas o ligaduras
Adiabáticas: No permiten el paso de energía
térmica (calor).
Rígidas: No pueden desplazarse, es decir, no
permiten el cambio de volumen del sistema.
Impermeables: No permiten el paso de materia.
• Paredes permisivas o contactos
Diatérmanas: Permiten el paso de energía térmica.
Móviles: Pueden desplazarse.
Permeables: Permiten el paso de materia.

14. PRINCIPIO CERO
Establece que si un cuerpo A se encuentra a
la misma temperatura que un cuerpo B y este
tiene la misma temperatura que un tercer
cuerpo C, entonces, el cuerpo A tendrá la
misma temperatura que el cuerpo C. Por lo
cual estaremos seguros de que tanto el cuerpo
A, como el B y C, estarán los tres,
en equilibrio térmico.
Es decir: tendrán igual temperatura.

15. 1er PRINCIPIO (1.2)
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea,
ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que,
cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido
por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro,
una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero
podemos agregarle calor.
El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia
entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo
contra la presión atmosférica.

16. 2do PRINCIPIO (1.2)
Establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir y
cuales no.
Ejemplo:
• Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen
en contacto térmico entre si, el calor fluye del objeto mas cálido
al mas frio, pero nunca del mas frio al mas cálido.
• Cuando se deja caer una una pelota de goma al piso rebota hasta
detenerse pero el proceso inverso nunca ocurre.

17. Perdidas de energía
Tal pérdida es el resultado de la ley cero de la termodinámica y de los
tres tipos de transferencia de calor que existen (conducción,
convección o radiación). Primeramente, sean dos o más cuerpos a
diferentes temperatura, puestos en contacto o a cierta distancia,
pasado cierto tiempo, alcanzan el equilibrio térmico.
En otras palabras: Si hay trabajo pero no hay calor,
hubo una perdida de energía.
2do PRINCIPIO

18. 3er PRINCIPIO
Esta ley establece que es imposible conseguir el cero absoluto de
la temperatura (0 grados Kelvin), cuyo valor es igual a - 273.15°C.
Alcanzar el cero absoluto de la temperatura también seria
una violación a la segunda ley de la termodinámica, puesto que esta
expresa que en toda máquina térmica cíclica de calor, durante el
proceso, siempre tienen lugar pérdidas de energía calorífica,
afectando así su eficiencia, la cual nunca podrá llegar al 100% de su
efectividad

19. FUNDAMENTOS MICROSCÓPICOS
Un sistema termodinámico formado por una sustancia pura
se puede describir como un conjunto de moléculas iguales,
cada una de las cuales tiene un movimiento individual que
puede describirse con variables mecánicas como la velocidad
o el momento lineal.
En ese sentido, la termodinámica se podría considerar como
una simple aplicación de las leyes de la mecánica al sistema
microscópico.

20. PROCESOS
Las magnitudes que cambian al pasar de un estado a otro deben
estar muy marcadas en dichos estados (inicial y final). De esta forma
los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el
resultado de la interacción de un sistema con otro tras quitar
alguna relación entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se
encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre sí.
-Desestabilización del sistema-

21. INSERTE EXPERIMENTO
TERMODINAMICO AQUI

22. 2. SISTEMAS
2.1 Se entiende un objeto o
conjunto de objetos que
deseamos considerar, el
resto del universo que no
pertenece al sistema se le
conoce como ambiente

23. 2.2 TIPOS DE SISTEMAS

24. 2.2 TIPOS DE SISTEMAS
1. Sistema aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su
entorno, es decir se encuentra en equilibrio termodinámico.
Un ejemplo de esta clase podría ser un gas encerrado en un
recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas (paredes
adiabáticas) como para considerar que los intercambios de energía
calorífica sean despreciables y que tampoco puede intercambiar
energía en forma de trabajo.

25. 2.2 TIPOS DE SISTEMAS
2. Sistema cerrado: Es el que puede intercambiar energía
pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se
pueden englobar en esta clase.
El mismo planeta tierra puede considerarse un sistema
cerrado.

26. 2.2 TIPOS DE SISTEMAS
3. Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas
que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un
vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia
con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su
interior para conducirlo, o es provisto de combustible al repostarse, o se
consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además,
intercambia energía con el entorno.

27. 2.2 TIPOS DE SISTEMAS
Existen otros criterios para la clasificación de sistemas, de esta manera se habla de
sistemas:
• Homogéneos, si las propiedades macroscópicas de cualquier parte del sistema son
iguales en cualquier parte o porción del mismo. El estado de agregación en el que
puede presentarse el sistema puede ser cualquiera. Por ejemplo, una sustancia sólida,
pura, que se encuentra cristalizada formando un mono cristal es un sistema
homogéneo, pero también lo puede ser una cierta porción de agua pura o
una disolución, o un gas retenido en un recipiente cerrado.
• Heterogéneos, cuando no ocurre lo anterior.

28. 3. ENTROPIA Y ANTIENTROPIA
Entropía: Noción que procede de un vocablo griego que puede
traducirse como “vuelta” o “transformación”.
Magnitud física termodinámica que permite medir la parte no
utilizable de la energía contenida en un sistema. Esto quiere decir que
dicha parte de la energía no puede usarse para producir un trabajo
Medida del desorden de un sistema.

29. 3. ENTROPIA Y ANTIENTROPIA
Antientropía:
Laentropíacontienesiempredoselementosdialécticos:unelementocreadordedesorden,
perotambiénunelementocreadordeorden.(...)Vemos,pues,quelainestabilidad,las
fluctuacionesylairreversibilidaddesempeñanunpapelentodoslosnivelesdelanaturaleza:
químico,ecológico,climatológico,biológico-conlaformacióndebiomoléculas-,yfinalmente
cosmológico.
Ilya Elnacimientodeltiempo(ConferenciaenRoma,1987)
”Eluniversodelno-equilibrioesununiversocoherente”

30. HISTORIA
El físico alemán Rudolf Clausius, en los años 50, fue el primero
en cuantificar matemáticamente el fenómeno de la irreversibili-
dad en la naturaleza y lo hizo a través de la introducción del
concepto de entropía.
En su escrito de 1854 Clausius afirma:
“Podría ocurrir, que en lugar de un descenso en la transmisión
de calor que acompañaría la transmisión en aumento, puede ocurrir otro cambio
permanente, que tiene la peculiaridad de no ser reversible, sin que pueda tampoco ser
reemplazado por un nuevo cambio permanente de una clase similar, o producir un
descenso en la transmisión de calor.”

31. 3.1 El INDIVIDUO COMO SISTEMA
TERMODINÁMICO
El organismo como sistema biológico es un sistema abierto y los sistemas
abiertos según la termodinámica, transfiere masa y energía con su entorno.
El individuo como entidad biológica se autorregula e intercambia
sustancias, energía e información con el medio ambiente que le rodea, con el
que mantienen un equilibrio dinámico.
Actualmente es común escuchar el término bioenergética, aplicándolo a los
seres vivos como sistemas termodinámicos.

32. 3.1 El INDIVIDUO COMO SISTEMA
TERMODINÁMICO
• Un ser vivo o individuo es una conjunción de diferentes sistemas
capaces de integrarse. Dicha integración permite que el organismo
como un todo pueda soportar el desorden inherente a la tendencia
natural de cada sistema por separado. El desorden genera una
necesidad, manifestándolo mediante moléculas cargadas, aminoácidos
o cadenas poli peptídicas que conforman a las proteínas.

33. 3.1 El INDIVIDUO COMO SISTEMA
TERMODINÁMICO
Todos los seres vivos realizan tres funciones básicas: relación, nutrición y
reproducción y como resultado del proceso evolutivo, todos los organismos,
independientemente de la complejidad que poseen, presentan determinadas
características comunes que implican transformaciones continuas e intercambio
de energía, relacionadas con el funcionamiento del individuo como sistema
termodinámico, entre las que se encuentran, por ejemplo:
• Intercambia sustancias, energía e información con el medio ambiente

34. 3.1 El INDIVIDUO COMO SISTEMA
TERMODINÁMICO
• Se metaboliza de forma acoplada se degradan y se sintetizan moléculas con la
consiguiente liberación y utilización de energía.
• Usan el sistema de materia viva desde la célula hasta el organismo como un todo, en
el que se integran todos los sistemas que lo constituyen siguiente liberación y
utilización de energía en sus procesos vitales.
• Se reproduce, se transforma y se adapta, lo que tiene su base en el ciclo celular, que
se encuentran en las propiedades del ADN: replicación, transcripción y mutación.
• Se adapta, surgiendo nuevos genotipos que aumentan su frecuencia en las
poblaciones por acción de la selección natural, como resultado de la evolución.

35. 3.1 El INDIVIDUO COMO SISTEMA
TERMODINÁMICO
• Recibe información procedente del medio interno y del medio ambiente,
produciendo respuestas adaptativas que permiten el mantenimiento de la
homeostasis.
• Se desarrolla individualmente como un todo íntegro, tendiendo al desorden o
entropía durante el envejecimiento.
• Al morir, la materia orgánica que lo constituye es transformada en sustancias
inorgánicas que son reincorporadas al medio ambiente en forma de sales,
gases e iones, y que son utilizados nuevamente por otros organismos.

36. NO SOLO SERES HUMANOS
Los organismos fotosintetizadores sintetizan compuestos orgánicos a
partir de sustancias inorgánicas con la participación de energía luminosa.
Los heterótrofos, toman los alimentos previamente elaborados por los
autótrofos, a partir de los cuales obtienen la energía.

37. COMO LO HACEN?
• Los nutrientes incorporados al organismo mediante la
nutrición, pasan a la célula y participan como materia prima en
los procesos del metabolismo celular. En aquellos procesos
catabólicos en los que ocurre degradación oxidativa de
sustancias, como la respiración aerobia, se libera energía
metabólica, parte de la cual se transforma en calor, se eliminan
sustancias de desecho y aumenta la entropía.

38. GRACIAS POR SU ATENCION
C. DEBANHÍ FERNANDEZ VALDEZ
JESSICA REYES GUIGÓN