Termodinámica

“Termodinámica”

La termodinámica es la ciencia que estudia las transformaciones del calor en otras formas de energía. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental, iniciado a mediados del siglo XVIII.
El estudio de la termodinámica se baso en el comportamiento macroscópico de la materia,así como en la capacidad de convertir el calor en otras formas de energía.
Esta ciencia llego a ser la más avanzada de su tiempo, sus principios permitieron describir las propiedades de la materia y construir dispositivos que funcionen en base de calor. Entre los científicos que más contribuyeron en el desarrollo de esta ciencia se pueden mencionar Sadi Carnot, Joseph Black, Joseph Boltzamann,etc. A ellos se deben las reglas que sustentan la termodinámica y bajo las cuales funciona, se basa en cuatro principios universales llamados los cuatros principios de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que sólo puede hacerse de una determinada manera:
Principio cero: Este principio, establece que existe unadeterminada propiedad denominada temperatura empírica, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado
Primer principio: principio de la conservación de la energía.
Segundo principio: principio de la entropía.
Tercer principio: No es posible alcanzar el cero absoluto de temperatura.

Conceptos básicos
Equilibrio termodinámico: si unsistema no se halla en equilibrio termodinámico tenderá de modo espontáneo y con independencia de cualquier acción externa hacia un estado en que este equilibrio sea satisfecho.
Ecuación de estado: Es la relación entre la presión, el volumen y la temperatura del fluido.
Energía interna: Es la suma de las energías de todas sus partículas. En un gas ideal las moléculas solamente tienen energíacinética, los choques entre las moléculas se suponen perfectamente elásticos, la energía interna solamente depende de la temperatura.

El equivalente mecánico del calor
La primera evidencia del calor fue proporcionada por Joseph Thomson, Conde de Rumford, experiencias basadas en calor generado durante el proceso de torneado de unos cañones del arsenal de Munich y sólo el trabajo mecánicoconsumido en el torneado podía explicar la creación del calor. Para comprobar la teoría Rumford torneó un cañón durante varias horas en un tranque de agua y el líquido se puso a hervir en ausencia de todo foco de calor. La prueba demostró que el calor está asociado al movimiento y no a una sustancia fluida que entraba y salía de los cuerpos como suponía la teoría del calórico.
En 1842 cuando James P.Joule, la teoría del calórico se desechó en forma definitiva y se estableció que el calor era una forma de energía, Joule demostró que 772.5 lb-pie de trabajo podían generar 1 BTU de calor, o bien, que 1 cal = 4.186 joule, cantidad denominada como el “Equivalente Mecánico del Calor”.

Conceptos de sistema termodinámico
Un sistema termodinámico es una porción del universo aislado en el espacio,entre límites reales o imaginarios y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable.
Estado termodinámico.
El estado del sistema está determinado por un conjunto de propiedades físicas como la presión, temperatura, volumen y la composición homogénea o heterogénea de los materiales que lo componen.
Variables de estado.
Se puede describir mediante propiedades intensivas y extensivasmiscibles, cantidades que se conocen como variables estado y que en todo momento permiten cuantificar el estado del sistema siempre y cuando éste se encuentre en equilibrio.
La variable del estado se relacionan mediante la fórmula de la ley general de los gases ideales, suponiendo que el sistema está formado por material en estado gaseoso: PV=nRT
Cambios en el estado de equilibrio de un...