TERMODINÁMICA

 Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "sistema".  La Termodinámica es la rama de la Física que trata del estudio de las propiedades materiales de los sistemas y de la interconversión de las distintas formas de energía.  Estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.  Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "sistema".  La Termodinámica es la rama de la Física que trata del estudio de las propiedades materiales de los sistemas y de la interconversión de las distintas formas de energía.  Estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

 Un sistema cerrado: es cuando no entra ni sale masa.  Un sistema cerrado es aislado: es cuando no pasa energía en cualquiera de sus formas por sus fronteras.  Un sistema abierto: es donde sí puede entrar o salir masa.

Es la energía total contenida en el sistema. Es la suma de las energía cinética, potencial, química, eléctrica, nuclear y todas las energías que poseen átomos y moléculas del sistema. Es la energía que fluye de un cuerpo a otro debido a la diferencia de su temperaturas. El calor siempre fluye del cuerpo más caliente al más frío. Es la energía que fluye de un cuerpo a otro debido a la diferencia de su temperaturas. El calor siempre fluye del cuerpo más caliente al más frío. Es una pequeña expansión de un fluido a presión constante en la que efectúa un trabajo. Positivo=cuando pierde energía. Negativo=cuando efectúa trabajo, le proporciona energía al sistema. TIPOS

PRINCIPIOS O LEYES DE LA TERMODINÁMICA PRINCIPIO CERO SEGUNDA LEY PRIMERA LEY TERCERA LEY

 Es cuando dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio térmico entre sí.  También se puede decir cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo y comparten una determinada propiedad en determinada temperatura. Esta propiedad puede medirse, y se le puede asignar un valor numérico definido.  Por lo tanto si uno de estos sistemas se pone en contacto con un entorno infinito situado a una determinada temperatura, el sistema acabará alcanzando el equilibrio termodinámico con su entorno, es decir, llegará a tener la misma temperatura que éste  Es cuando dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio térmico entre sí.  También se puede decir cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo y comparten una determinada propiedad en determinada temperatura. Esta propiedad puede medirse, y se le puede asignar un valor numérico definido.  Por lo tanto si uno de estos sistemas se pone en contacto con un entorno infinito situado a una determinada temperatura, el sistema acabará alcanzando el equilibrio termodinámico con su entorno, es decir, llegará a tener la misma temperatura que éste

Q= U + W

PROCESOS TERMODINÁMICOS P. ISOBÁRICO Es un proceso que se realiza a presión constante P. ISOVOLUMÉTRICO Es un proceso que se realiza a volumen constante Q=UP. ISOTÉRMICO Es un proceso que se realiza a temperatura constante. Q=WP. ADIABÁTICO Es cuando no se transfiere calor hacia el sistema. Q=U+W

 Es imposible realizar una transformación cuyo único resultado sea la conversión en trabajo del calor extraído de una sola fuente a temperatura uniforme.  La energía fluye espontáneamente desde un objeto más caliente a uno más frío, pero no en sentido inverso.  Ninguna máquina de calor que trabaja en ciclos continuamente puede cambiar toda la energía consumida en trabajo útil.  Si un sistema experimenta cambios espontáneos, éste cambiará en tal forma que su entropía se incrementa permaneciendo constante.  Es imposible realizar una transformación cuyo único resultado sea la conversión en trabajo del calor extraído de una sola fuente a temperatura uniforme.  La energía fluye espontáneamente desde un objeto más caliente a uno más frío, pero no en sentido inverso.  Ninguna máquina de calor que trabaja en ciclos continuamente puede cambiar toda la energía consumida en trabajo útil.  Si un sistema experimenta cambios espontáneos, éste cambiará en tal forma que su entropía se incrementa permaneciendo constante.

 Es una variable de estado de estado para un sistema en equilibrio; es decir es un sistema que se va encontrar en un determinado estado de equilibrio.  También puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema; es decir es un sistema aislado que ha alcanzado el equilibrio. FÓRMULA Por lo tanto es cuando entra cantidad de calor a un sistema a una temperatura absoluta.  Es una variable de estado de estado para un sistema en equilibrio; es decir es un sistema que se va encontrar en un determinado estado de equilibrio.  También puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema; es decir es un sistema aislado que ha alcanzado el equilibrio. FÓRMULA Por lo tanto es cuando entra cantidad de calor a un sistema a una temperatura absoluta. S=Q/T

 Son procesos que devuelven un sistema a su estado original después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales.  En un ciclo completo, la energía interna de un sistema no puede cambiar, puesto que sólo depende de dichas variables. Por tanto, el calor total neto transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema.  El segundo principio de la termodinámica impone un límite superior a la eficiencia de un motor, límite que siempre es menor del 100%. La eficiencia límite se alcanza en lo que se conoce como ciclo de Carnot.  Son procesos que devuelven un sistema a su estado original después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales.  En un ciclo completo, la energía interna de un sistema no puede cambiar, puesto que sólo depende de dichas variables. Por tanto, el calor total neto transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema.  El segundo principio de la termodinámica impone un límite superior a la eficiencia de un motor, límite que siempre es menor del 100%. La eficiencia límite se alcanza en lo que se conoce como ciclo de Carnot.

 El ciclo ideal de Carnot fue propuesto por el físico francés Sadi Carnot, que vivió a principios del siglo XIX.  Una máquina de Carnot es perfecta, es decir, convierte la máxima energía térmica posible en trabajo mecánico.  Cuanto mayor es esa diferencia, más eficiente es la máquina.  Por ejemplo, un motor de automóvil sería más eficiente si el combustible se quemara a mayor temperatura o los gases de escape salieran a menor temperatura. FORMULA  El tercer principio de la termodinámica se enuncia como «la variación de entropía asociada a cualquier proceso termodinámico tiende a cero cuando la temperatura tiende al cero absoluto». Es decir, siempre que la temperatura sea superior al cero absoluto (-273 ºC) se producirán procesos termodinámicos irreversibles con crecimiento de entropía. EFICIENCIA=Trabajo finalizado/calor introducido

 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 como producto de fuerza por desplazamiento.  También se puede decir que son los efectos que produce el calor en los cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos.  El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna.  El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.  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 como producto de fuerza por desplazamiento.  También se puede decir que son los efectos que produce el calor en los cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos.  El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna.  El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.

R=resistencia I=intensidad de calor t=tiempo Q=cantidad de calor T=trabajo R=resistencia I=intensidad de calor t=tiempo Q=cantidad de calor T=trabajo

Como el calor es energía las unidades de medición son: la caloría(cal), Kilocaloría(Kcal); pero de acuerdo al Sistema Internacional (SI) es el Julio(J). CONVERSIÓN 1cal=0,427 Kgm 1Kgm=2,34 cal 1cal= 4,186 J Caloría (cal)= es la cantidad de calor que es necesario suministrar a 1 gramo de agua, para elevar la temperatura 1°C.

Calor de fusión Es la cantidad de calor de un sólido requerido para fundir una unidad de masa de éste a temperatura constante. El calor del agua a 0°C es aproximadamente 335KJ/Kg o 80 cal/g Calor de evaporización Es la cantidad de calor de un liquido requerido para vaporizar una unidad de masa de éste a una temperatura constante. El calor del agua a 100 °C corresponde aproximadamente a 2.26 MJ/Kg o 540 cal/g. Calor de sublimación Es la cantidad de calor de una sustancia sólida requerida para convertir una unidad de masa de la sustancia sólida o gaseosa a temperatura constante. CONCEPTOS BÁSICOS DEL CALOR

HUMEDAD ABSOLUTA Es la masa de vapor de agua presente por unidad de volumen de gas o atmósfera. HUMEDAD RELATIVA Esla relación que se obtiene al dividir la masa de vapor de agua por la unidad presente en el aire entre la masa de vapor de agua por unidad de volumen presente en el aire saturado, a la misma temperatura. PUNTO DE ROCÍO Es cuando el aire saturado contiene menos agua que el aire saturado tibio. Cuando el aire se enfría, eventualmente alcanza una temperatura a la cual se satura; a esto se le llama punto de rocío.

Termómetro de mercurio Pirómetros Termómetros de laminas bimetálicas Termómetro de gas Termopar Termistor Termómetros digitales Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el termohigrógrafo. Es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura Es un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Son termómetros para altas temperaturas, son utilizados en fundiciones, fábricas de vidrio, hornos etc. Pueden ser a presión constante o a volumen constante y son utilizados para la calibración de otros termómetros. Es un dispositivo para medir la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos. Son dispositivos transductores como los mencionados, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.

ESCALA CENTÍGRADA O DE CELSIUS ESCALA FAHRENHEIT  Es la escala del punto de fusión del hielo corresponde a 0°C y el de ebullición a 100°C.  Es la escala del punto de fusión del hielo corresponde a 32°F y el de ebullición del agua a 212°F. ESCALA KELVIN Es la escala físicamente y científicamente actualmente utilizada del punto de fusión del hielo corresponde a 273°K y el de ebullición del agua a 373°K.

°C=5(°F-32)/9 °C=°K-273 °F=°C*9/5+32 °K=°C+273 DE °C A °F DE °C A °KDE °K A °C DE °F A °C

 Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio  También es la variación de longitud, superficie o volumen que experimenta un cuerpo por la variación de temperatura.  Todos los cuerpos poseen tres dimensiones: largo, ancho y espesor.  Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio  También es la variación de longitud, superficie o volumen que experimenta un cuerpo por la variación de temperatura.  Todos los cuerpos poseen tres dimensiones: largo, ancho y espesor.

TIPOS DE DILATACIONES DILATACIÓN LINEAL Es la variación de longitud que experimenta un cuerpo como efecto de la variación de temperatura. L=lo(1+K&t) DILATACIÓN SUPERFICIAL Es la variación de superficie que experimenta un cuerpo como efecto de la variación de temperatura. A=Ao (1+2K&t) DILATACIÓN DE LÍQUIDOS Es la variación de volumen que experimentan los líquidos como efecto de la variación de temperatura. V=Vo (1+3K&t) Lo=Longitud inicial Ao=superficie inicial Vo=Volumen inicial K=coeficiente de dilatación