Ingeniera

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Experimento: Ley 3 de Termodinámica

La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía y la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor y su capacidad paraproducir un trabajo. Aunque el concepto de entropía aparece en la segunda ley, es necesario conocerlo para comprender la tercera ley. La entropía es la magnitud física que mide la parte de la energía queno puede utilizarse para producir un trabajo. Por ejemplo, el vapor de agua tiene muchas partículas que se mueven libremente dentro de la materia, debido a su energía cinética. Es por esto que laentropía del vapor de agua es muy alta. Mientras éste se vaya enfriando, va a ir perdiendo entropía (sus partículas se van a mover con menos aleatoriedad), hasta que se convierta en hielo sólido y suspartículas ya no se muevan, como es el caso del cero absoluto.

La tercera de las leyes de la termodinámica afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante unnúmero finito de procesos físicos, ya que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. A medida que el sistema se acerca al cero absoluto,el intercambio calórico es cada vez menor hasta llegar a ser casi nulo. Ya que el flujo espontáneo de calor es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a los de temperatura más baja(Segunda ley), sería necesario un cuerpo con menor temperatura que el cero absoluto; y esto es imposible.

Para poder alcanzar una temperatura igual al cero absoluto se necesitaría un sistema quetuviera una temperatura menor a esta (segunda ley de la termodinámica), lo cual es imposible. Se necesita mucha diferencia de temperatura para lograr reducirla notablemente en un sistema, y debe estaraislado del entorno (sistemas adiabáticos). En este caso la masa inicial de agua tiene menor entropía que la masa final de agua, demostrando esta tercera ley de la termodinámica.

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