2. QUE ES TERMODINAMICA
Es la parte de la física que se encarga de estudiar las
relaciones existentes entre el calor y el trabajo, especialmente
el calor que produce un cuerpo para realizar trabajo. Por
consiguiente, los mecanismos destinados a transformar energía
calorífica en mecánica toman el nombre de máquinas
térmicas.
Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema
macroscópico, que se define como un conjunto de materia
que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un
entorno infinito e imperturbable.
3. DIMENSIONES & UNIDADES
Dimensión: Es el nombre que se le da a las
cantidades físicas, así: Longitud, masa, tiempo, etc.
Unidad: Es la medida de la dimensión. Por ejemplo:
pie, metro, y milla son unidades de la dimensión
longitud.
Los sistemas de unidades se clasifican en:
Absolutos: Aquellos donde las unidades de fuerza y
energía son derivadas, como el Sistema
Internacional (S.I.)
Gravitacionales: Los que no cumplen la condición
anterior, para ellos la fuerza es una dimensión
fundamental definida con base en la fuerza de
atracción gravitacional al nivel del mar, un ejemplo
es el sistema inglés.
4. TEMPERATURA Y ENERGIA TERMICA
Todos los cuerpos poseen energía interna, debido en parte a la
energía cinética de sus partículas. Esta energía se llama energía
térmica. A mayor velocidad de las partículas mayor es la energía
del cuerpo.
La temperatura es una magnitud macroscópica. Los cuerpos con
más temperatura pasan energía a los cuerpos con menos
temperatura, hasta que éstas se igualan.
La temperatura está directamente relacionada con la energía
térmica de un cuerpo. A más
temperatura, más velocidad tendrán sus partículas.
5. CALORMETRIA
La Calorimetría es la medida de la cantidad de calor
que cede o absorbe un cuerpo en el curso de un
proceso físico o químico.
CALOR: Es la Energía Térmica que se transfiere de un
objeto a otro cuando entran en contacto
mutuo, debido a una diferencia de temperaturas entre
ellos.
La dirección de la transferencia de la Energía Térmica
es siempre desde la sustancia de mayor temperatura
hacia la de menor temperatura (o sea desde la más
caliente a la más fría).
Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que
se encuentran unidas; se dice que están
en CONTACTO TÉRMICO.
6. La dilatación lineal es el aumento de la longitud que experimenta un cuerpo al ser
calentado.
Donde es la longitud del cuerpo a 0 º C, t es la temperatura a la que se calienta; es la
longitud resultante a la temperatura t, y es el coeficiente de dilatación lineal, que es el
alargamiento que experimenta la unidad de longitud del sólido, medida a
0ºC, cuando la temperatura se eleva 1 ºC. Esto último es un valor característico de la
sustancia
La dilatación superficial es el aumento de superficie que experimenta un cuerpo por
efecto del calor.
Donde es la superficie del cuerpo a 0ºC; t es la temperatura a la que se calienta, es la
superficie resultante a la temperatura t, y es el coeficiente de dilatación
superficial, que es el aumento que experimenta la unidad de superficie de un
cuerpo, medida a 0ºC cuando la temperatura se eleva 1ºC.
La dilatación cúbica es el aumento de volumen que experimenta un sólido al elevar
su la temperatura.
Donde , es el volumen del cuerpo a 0ºC, t es la temperatura a la que se calienta; es el
volumen resultante a la temperatura t, y , es el coeficiente de dilatación cúbica, que
es al aumento que experimenta la unidad de volumen de un cuerpo, medida a
0ºC, cuando la temperatura se eleva 1 ºC
7. LEYES DE LA TERMODINAMICA
PRINCIPIO CERO: Este principio o ley cero,
establece que existe una determinada propiedad
denominada temperatura empírica θ, que es
común para todos los estados de equilibrio
termodinámico que se encuentren en equilibrio
mutuo con uno dado.
En palabras llanas: «Si pones en contacto un objeto
frío con otro caliente, ambos evolucionan hasta
que sus temperaturas se igualan».
Tiene una gran importancia experimental «pues
permite construir instrumentos que midan la
temperatura de un sistema» pero no resulta tan
importante en el marco teórico de la
termodinámica.
8. Primera ley de la termodinámica
También conocida como principio de conservación de la
energía para la termodinámica, establece que si se realiza
trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con
otro, la energía interna del sistema cambiará.
En palabras llanas: "La energía ni se crea ni se destruye: solo se
transforma"
La ecuación general de la conservación de la energía es la
siguiente:
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio
de signos termodinámico, queda de la forma:
9. Segunda ley de la termodinámica
Esta ley marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos
termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido
contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua
pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También
establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente
toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley
impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente
pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley
apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física
llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no
intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía
siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre
es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de
menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico
10. Tercera ley de la termodinámica.
Algunas fuentes se refieren incorrectamente al postulado de Nernst
como "la tercera de las leyes de la termodinámica". Es importante
reconocer que no es una noción exigida por la termodinámica
clásica por lo que resulta inapropiado tratarlo de «ley», siendo
incluso inconsistente con la mecánica estadística clásica y
necesitando el establecimiento previo de la estadística cuántica
para ser valorado adecuadamente. La mayor parte de la
termodinámica no requiere la utilización de este postulado. El
postulado de Nernst, llamado así por ser propuesto por Walther
Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual
al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos.
Puede formularse también como que a medida que un sistema
dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor
constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros
puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero
absoluto.
11. APLICACIONES
* En la construcción de edificaciones, en especial de
las estructuras metálicas se tiene que tomar en cuenta
sus propiedades al dilatarse o contraerse con los
cambios de temperatura del ambiente.
* En el estudio de los cambios de fase de las diferentes
sustancias.
* En la construcción de máquinas térmicas, por
ejemplo: motores que funcionan con combustible,
refrigeradoras ...
El estudio del rendimiento de reacciones energéticas.
El estudio de la viabilidad de reacciones químicas.
El estudio de las propiedades térmicas de los sistemas
(dilataciones, contracciones y cambios de fase).
Establece rangos delimitados de los procesos posibles
en función de leyes negativas.
