CALOR Y TEMPERATURA Daniela Sandoval 11:A

TERMODINAMICA La materia está en uno de los tres estados: sólido, líquido o gas: En los sólidos, las posiciones relativas (distancia y orientación) de los átomos o moléculas son fijas. En los líquidos, las distancias entre las moléculas son fijas, pero su orientación relativa cambia continuamente. En los gases, las distancias entre moléculas, son en general, mucho más grandes que las dimensiones de las mismas. Las fuerzas entre las moléculas son muy débiles y se manifiestan principalmente en el momento en el que chocan. Por lo que mediremos magnitudes que se refieren al conjunto: volumen ocupado por una masa de gas, presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente y su temperatura. Estas cantidades físicas se denominan macroscópicas, en el sentido de que no se refieren al movimiento individual de cada partícula, sino del sistema en su conjunto (La termodinámica- termo , que significa calor y dínamis, que significa fuerza; es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico)

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.

1 ley de termodinámica 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 U=UB-UA Supongamos que el sistema está en el estado A y realiza un trabajo W, expandiéndose. Dicho trabajo mecánico da lugar a un cambio (disminución) de la energía interna de sistema U=-W También podemos cambiar el estado del sistema poniéndolo en contacto térmico con otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al primero, aumenta su energía interna en U=Q Todo estos casos, los podemos resumir en una única ecuación que describe la conservación de la energía del sistema. U=Q-W

PROCESOS TERMODINAMICOS PROCESO ISOTERMICO: es un proceso a temperatura constante. W= nRT In(V2/V1) puesto que el producto nRT es constante a lo largo de una isoterma dada, el trabajo efectuado depende de la razón de los volúmenes inicial y final PROCESO ISOBARICO: es un proceso a presión constate Q= U + W = U + p V

PROCESO ISOMETRICO: proceso a volumen constante Q= U PROCESO ADIABATICO: aquí no se transfiere calor hacia el interior ni hacia el exterior del sistema, en este proceso cambian las tres coordenadas termodinámicas ( v, p, t)

ENTALPIA Entalpía es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporización. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. Matemáticamente, la entalpía H es igual a U + pV, donde U es la energía interna, p es la presión y V es el volumen H = U + pV

2 ley de termodinámica ENTROPIA Es una magnitud de la termodinámica que se asocia generalmente al desorden inherente de un sistema. Según el segundo principio de la termodinámica, los sistemas aislados tienden al caos a medida que pasa el tiempo. El origen de esta palabra lo encontramos en el griego y significa literalmente evolución o transformación.

La entropía es una medida de la capacidad de un sistema para efectuar trabajo útil. Cuando un sistema pierde capacidad para efectuar trabajo al entalpia aumenta La entropía determina la dirección del tiempo La entropía es una medida del desorden, cuanto mas orden haya menos entropía habrá S= Q/T

calor y temperatura La temperatura es medible, en el se encuentra la energía cinética, que es la energía del movimiento, todos los elementos que tienen elevación de temperatura tienden a expandirse; normalmente también ocurren cambios en la materia. Como lo dijimos anteriormente la temperatura es medible, usamos los termómetros de todo tipo, hay cambio de temperatura cuando se extrae o se aplica calor. La temperatura es una medida o indicación de que tan caliente o frio esta un objeto, caliente y frio son términos relativos como alto y bajo. La temperatura esta estrechamente relacionada con el calor puesto que la temperatura describe el proceso de transferencia de energía de un objeto a otro.

La propiedad mas evidente y mas utilizada es la expansión térmica, un cambio en las dimensiones o el volumen de una sustancia que sucede cuando cambia la temperatura; casi todas las sustancias se expanden cuando aumenta la temperatura y cuando disminuye se contrae. Las escalas de temperatura mas conocidas son la escala de Fahrenheit, Celsius y kelvin. LEYES DE LOS GASES LEY DE BOYLE Y MARIOTTE: A temperatura constante el volumen de una muestra de gas seco varia en forma inversamente proporcional a la presión a la que sea sometida. ( ) LEY DE CHARLES: A presión constante el volumen de un gas varia directamente en su temperatura absoluta ( ) LEY COMBINADA DE LOS GASES: Una relación entre volumen, presión y temperatura, en la cual el volumen es inversamente proporcional a su presión y directamente proporcional a su temperatura absoluta ( ) LEY DE DALTON: La presión total que ejerce una mezcla de gases es el resultado de las suma de las presiones parciales, esto si tienen la misma temperatura LEY DE GAY-LUSSSA: estable que cuando se mide a las mismas condiciones de temperatura y presión los volúmenes de los gases que reaccionan entre si están en relación de números enteros

EXPANSIÓN TERMICA Los cambios de dimensiones y los volúmenes de los materiales son efectos térmicos comunes, esta expansión es el resultado de un cambio en al distancia promedio que separa los átomos de una sustancia, los átomos se mantienen juntos por fuerzas de unión, los átomos vibran de un lado al otro y si aumentamos la temperatura se vuelven mas activos y vibran mas ampliamente, como las vibraciones son mas amplias en todas las dimensiones, el solido se expande en su totalidad

CALOR Al igual que el trabajo, el calor implica una transferencia de energía, el calor es termino que usamos para describir esa transferencia de calor, nos referimos a la cantidad de energía que se agrega o se quita CALOMETRIA Es la técnica de medición cuantitativa de intercambio de calor, el calor especifico se puede determinar midiendo las masas y los cambios de temperatura de los objetos.

CALOR ESPECIFICO La cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de una sustancia es proporcional a la masa de la sustancia y al cambio en su temperatura. Cuanto mayor sea el calor especifico de una sustancia, mas energía será precisa de transmitir o quitar, es decir, una sustancia con calor especifico alto necesita mas calor para un cambio de temperatura y masa, que una de menor calor especifico.

Cambios de fase y calor latente En la fase solida las moléculas se mantienen unidas por fuerzas de atracción o enlaces. La adición de calor implementa el movimiento en torno a las posiciones de equilibrio de las moléculas. Si se añade bastante calor para que la moléculas tengan la energía suficiente para romper los enlaces intermoleculares el solido sufre un cambio de fase y se convierte en liquido, la temperatura a la que se presenta este cambio de fase se denomina punto de fusión, la temperatura a la que un liquido se vuelve solido se denomina punto de congelación. Fase liquida las moléculas de la sustancia tiene relativa libertad de movimiento por lo cual un liquido adquiere la forma del recipiente. Si la temperatura se aumenta se da el cambio a un gas y este proceso se llama puto de ebullición. En general cuando se transfiere calor a una sustancia la temperatura de la sustancia aumenta al incrementarse la energía cinética, sin embargo cuando se agrega o se extrae calor durante un cambio de fase la temperatura no cambia.