Nociones de termodinamica

NOCINES DE TERMODINÁMICA
Nociones de termodinámica

La termodinámica desempeña un papel esencial en el conocimiento de las propiedades de la materia: estudia las propiedades y fenómenos térmicos. Surgió y se desarrollo en la segunda mitad del siglo XlX, durante la búsqueda de condiciones óptimas para transformar energía térmica en mecánica mediante maquinas. La termodinámica trata así de laenergía, concepto con el que ya esta familiarizado.
En contraste con lo anterior, la termodinámica examina en lugar de sistemas aislados, todo lo contario: los procesos de intercambio de energía del sistema con el exterior.
En este capitulo introduciremos el concepto de energía interna, profundizaremos en el trabajo y calo, ya conocidos por ti, y estableceremos la relación que hay entre esos tresconceptos, lo cual nos conducirá a la primera ley de termodinámica. Luego veremos algunos hechos relacionados con la segunda ley de la termodinámica, en particular, .que la transformación espontanea de energía tiene lugar en una dirección determinada y que es posible construir una maquina térmica con 100% de eficiencia, por mucho desarrollo que pueda alcanzar la tecnología.

ENERGIA INTERNAAdemás de energía mecánica (potencial y/o cinética), los cuerpos poseen energía asociada a las moléculas que los forman. En un gas ideal, constituido por moléculas monoatómicas, la energía cinética de los moléculas e solo de traslación. Pero en la mayoría de los gases las moléculas están formadas por varios átomos, por lo que además de energía cinética de traslación puede tener energía cinética derotación y de vibración. Por otra parte, en los gases reales a grandes presiones y en los líquidos y solidos, también es necesario tomar en cuenta la energía potencial de interacción de las moléculas. Además, las partículas del interior de las moléculas, igualmente poseen energía. Todo ello constituye lo que se denomina energía interna de los cuerpos.
Sin embargo, la energía interna que toma encuenta la teoría Cinético-Molecular, es solo la cinética de las moléculas y la potencial de interacción entre ellas.
Esto se debe a que al analizar los fenómenos térmicos, si las temperaturas no se elevan demasiado, la energía del interior de los átomos permanece la misma y, por ello, no es necesario tomarla en consideración.
La física Atómica y la Física Nuclear se examinan procesos en loscuales esencial considerar la energía del interior de los átomos y sus núcleos.
El caso en que resulta más simple calcular la energía interna que interesa en la teoría cinético-molecular es el del gas ideal, en el cual las moléculas están representadas por esferitas cuya rotación, deformación, estructura interna e interacción a distancia no se consideran. La energía interna que interesa en la teoríacinético-molecular es:
Ei=N 3 kT
2
La energía interna de cierta cantidad de gas ideal es proporcional a la temperatura T y que solo depende de ella. En otras palabras, si la temperatura permanece constante, entonces aun cuando varíen la presión y el volumen del gas ideal, su energía interna no cambia.
En los gases cuyas moléculas están formadas por mas de un átomo, a la energíainterna debida a la traslación de las moléculas (3/2 Nm RT) se añade la debida a la rotación y, para temperaturas elevadas, también la de vibración de ellas.
La ecuación Ei=N 3/2 Kt es valida solo para gases que se aproximan al gas ideal, en los demás casos la energía interna considerada por la teoría cinético-molecular es mayor.
En general, la enrgia interna considerada en la teoríacinetico-molecular depende de : a) la temperatura del cuerpo y b) su volumen.
Como conoces, trabajo es el proceso en el cual se transforma y transmite energía mediante la aplicación de fuerzas, y calentamiento, el proceso de transmisión de energía en forma de movimiento molecular, sin la aplicación de fuerzas.

Trabajo en termodinámica
La termodinámica no examina la traslación de los cuerpos, sino la...