Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica, incluyendo las tres leyes de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas cerrados, mientras que la segunda ley establece que la calidad de la energía se degrada en procesos con transferencia de calor. La tercera ley indica que es imposible enfriar un sistema hasta el cero absoluto en un número finito de etapas. También describe transformaciones termodinámicas como isócoras

1. Termodinámica Lina Marcela Pinto Riveros 9b

2. Conceptos básicos Denominamos estado de equilibrio de un sistema 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. El estado del sistema se representa por un punto en un diagrama p-V. Podemos llevar al sistema desde un estado inicial a otro final a través de una sucesión de estados de equilibrio. 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). 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.

4. El calor El calor no es una nueva forma de energía, es el nombre dado a una transferencia de energía de tipo especial en el que intervienen gran número de partículas. 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.

5. Ley cero de la termodinámica "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". Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre sí.

6. Primera ley de la Termodinámica La Primera Ley de la Termodinámica o Primer Principio de la Termodinámica se postula a partir del siguiente hecho experimental: En un sistema cerrado adiabático que evoluciona de un estado inicial A a otro estado final B, el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido. Este enunciado supone formalmente definido el concepto de trabajo termodinámico, y sabido que los sistemas termodinámicos sólo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interacción material, interacción en forma de trabajo e interacción térmica). En general, el trabajo es una magnitud física que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabáticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podrá ser identificado con la variación de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida como Energía . La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una energía interna U . Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna cambia en D U=U B -U A

7. Primera Ley de la Termodinámica

8. Segunda ley de la termodinámica Esta ley, en combinación con la primera ley de la termodinámica, pronostica la dirección que siguen los procesos naturales y las situaciones de equilibrio. A partir de la segunda ley de la termodinámica se establece la imposibilidad de convertir totalmente una cantidad de calor (energía de baja calidad) en trabajo (energía de máxima calidad). Lo anterior puede resumirse así: “la calidad de la energía se destruye en los procesos con flujo de calor, lo cual esta en concordancia con el principio del aumento de entropía del universo: dS > 0.

9. Tercera Ley de la Termodinámica. La tercera ley tiene varios enunciados equivalentes: "No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos" Es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen temperaturas más bajas. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. El cero absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la temperatura de - 273,16ºC. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.

10. Tercera Ley de la Termodinámica. " La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la temperatura tiende a cero". "La primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar hasta el límite del cero absoluto, siempre y cuando en este límite las variaciones de entropía sean nulas para todo proceso reversible".

11. transformaciones La energía interna U del sistema depende únicamente del estado del sistema, en un gas ideal depende solamente de su temperatura. Mientras que la transferencia de calor o el trabajo mecánico dependen del tipo de transformación o camino seguido para ir del estado inicial al final. Isócora o a volumen constante No hay variación de volumen del gas, luego W=0 Q=nc V (T B -T A ) Donde c V es el calor específico a volumen constante

12. Isócora o a volumen constante No hay variación de volumen del gas, luego W=0 Q=nc V (T B -T A ) Donde c V es el calor específico a volumen constante

13. Isóbara o a presión constante W=p(v B -v A )Q=nc P (T B -T A ) Donde c P es el calor específico a presión constante

14. Isoterma o a temperatura constante pV = nRT La curva p =cte/ V que representa la transformación en un diagrama p-Ves una hipérbola cuyas asíntotas son los ejes coordenados. D U=0 Q=W

15. Adiabática o aislada térmicamente La ecuación de una transformación adiabática la hemos obtenido a partir de un modelo simple de gas ideal. Ahora vamos a obtenerla a partir del primer principio de la Termodinámica .