Leyes de la termodinámica

1. Física II
Bloque III Distingue entre calor y temperatura entre los diferentes cuerpos
Leyes de la termodinámica
Cuarto cuatrimestre

2. Termodinámica
Se define como la parte de la Física que estudia los procesos en los que
el calor se transforma en trabajo mecánico, y viceversa
a las máquinas o dispositivos que transforman el calor en trabajo
mecánico, se les llama máquinas térmicas.

3. • Sistema: puede ser cualquier objeto, materia o espacio seleccionado
para el estudio
• Frontera: envoltura imaginaria que encierra un sistema y lo separa de
sus inmediaciones
• Entorno o ambiente: el resto del universo que no pertenece al
sistema

4. tipos de sistemas
• Sistema aislado es el sistema que no puede intercambiar materia ni
energía con su entorno
• Sistema cerrado es el sistema que sólo puede intercambiar energía
con su entorno, pero no materia
• Sistema abierto es el sistema que puede intercambiar materia y
energía con su entorno

6. • Las propiedades termodinámicas de un sistema vienen dadas por los
atributos físicos macroscópicos observables del sistema, (como su
temperatura, volumen, etc.) mediante la observación directa o
mediante algún instrumento de medida.
• Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando no se observa
ningún cambio en dichas propiedades termodinámicas a lo largo del
tiempo
• Un estado de no equilibrio es un estado con intercambios netos de
masa o energía y sus parámetros característicos dependen en general
de la posición y del tiempo

7. Leyes de la termodinámica
• Primera ley de la termodinámica
Afirma que “cuando a un sistema se le suministra o se le extrae una
cierta cantidad de calor ΔQ, dicho calor se transforma en un cambio en
la energía interna del sistema (ΔU) más una cantidad de trabajo (W)
realizado por o sobre el sistema”:
ΔQ = ΔU + W

8. Nota:
• Si el sistema absorbe o recibe calor, ΔQ es positivo, en cambio si cede
o pierde calor será negativo
• Si la energía interna del sistema aumenta, ΔU es positiva, si disminuye
será negativa.
• Cuando el trabajo es realizado por el sistema, W se considera
positivo, pero si el trabajo se realiza sobre el sistema será negativo.

9. • Segunda ley de la termodinámica
Enunciado de Kelvin-Planck: Es imposible construir una máquina
térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la
absorción de energía desde un depósito y la realización de una
cantidad igual de trabajo
Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo
único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a
otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo

10. • De acuerdo con los dos primeros enunciados no es posible construir
una máquina de movimiento perpetuo, ya que siempre habrá una
pérdida de energía por fricción que pasa al medio ambiente en forma
de calor no útil, que pasa a contribuir a la contaminación térmica que
ocasiona el calentamiento global del planeta y al desorden de las
moléculas del universo por calentamiento
Enunciado de Boltzmann: La entropía del universo va en aumento.
Definiendo la entropía como una medida del desorden de las moléculas
de un sistema

11. • Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio)
Enuncia: "Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico
con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio
térmico entre sí“
• Tercera ley de la termodinámica
“A la temperatura del cero absoluto la entropía de cualquier sustancia
cristalina perfecta es cero”