Termodinamica

Resumen de Termometría y Termodinámica
Física 1 - S.Gil - UNSAM

R. Boyle

S. Carnot

R. Classius

L. Boltzmann

W. Thomson (Lord Kelvin)

Introducción a la física térmica
Cuando realizamos la descripción mecánica de un cuerpo rígido, nos preocupamos por especificar en cada instante de tiempo, la posición y velocidad de su centro de masa, orientación y velocidad angular del mismorespecto a algún sistema de referencia. Estos parámetros constituyen las coordenadas mecánicas del sistema. Estas coordenadas nos permiten a su vez determinar la energía cinética y potencial del cuerpo, su momento lineal, angular, etc. Estas formas de energía del cuerpo la podemos designar como la energía cinética y potencial externa o mecánica del cuerpo. El objeto de la mecánica es lograr predecirla evolución en el tiempo de estas coordenadas utilizando las leyes de Newton, los principios de conservación etc. En la física térmica, la atención está centrada en estudiar lo que pasa en el interior del cuerpo mismo. Por ejemplo nuestro cuerpo podría consistir en un bloque de hielo, que en el transcurso del tiempo podría estar sufriendo alguna transformación (fundiéndose, por ejemplo). Esclaro que la mecánica no es paradigma adecuado para describir este tipo de transformación. Más precisamente, el sistema en estudio, tendrá un conjunto de parámetros internos o coordenadas termodinámicas, tales como presión, temperatura, volumen, masa, composición, estado físico, etc. que en cada instante lo caracteriza. El objeto de la física térmica es describir la evolución de estos variables estadointernas o coordenadas termodinámicas del sistema y encontrar las leyes generales que permitan relacionar y predecir la evolución de las mismas, como así también el modo en que el sistema intercambia energía con su medio circundante. Ejemplo de sistemas termodinámicos son por ejemplo las transformaciones que tienen lugar en el interior de un cilindro de un motor a explosión o en el interior demaquina a vapor o una turbina que transforman energía interna de un gas o vapor en energía mecánica. Otros ejemplos de transformaciones termodinámicas son las que tiene lugar en el interior de una maquina refrigeradora o una heladera domestica. Desde luego, en la naturaleza este tipo de transformaciones ocurre permanentemente, por ejemplo cuando se produce una precipitación, se evapora el agua de unlago, etc. La física térmica también nos permite entender los procesos de enfriamiento que tiene lugar cuando un sistema se expande o como se enfría el universo a medida que se expande.

Física Térmica- UNSAM 2007 - S. Gil

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Ley cero de la Termodinámica
Es una experiencia cotidiana el observar que cuando se ponen en contacto térmico (se permite que entre ellos se intercambie energía)dos cuerpos, eventualmente, ambos alcanzaran la misma temperatura. Aumentando su temperatura el más frío y enfriándose el más caliente. Una vez que las temperaturas se igualan, si suponemos que ambos cuerpos están perfectamente aislados del medio circundante, las mismas no variaran en el tiempo. Decimos entonces que ambos cuerpos han llegado a un equilibrio térmico. Una propiedad importante es quesi un dado cuerpo A esta en equilibrio térmico con otros dos cuerpos B y C, entonces B y C están e equilibrio entre sí. En otras palabras el equilibrio térmico tiene carácter transitivo. Esta propiedad, no debe ser subestimada, ya que el carácter transitivo no es universalmente aplicable. Por ejemplo, si María gusta de José y Teresa también gusta de José, en general no es cierto que a María le caebien Teresa. Sin embargo, esta propiedad nos permite afirmar, que si dos cuerpos tienen la misma temperatura que un tercero (termómetro), ellos están en equilibrio térmico entre ellos.

Termometría.
La temperatura se mide en el sistema SI (Sistema Internacional) en grados Celsius (centígrado). Mientras que las temperaturas absolutas se realizan en grados Kelvin, la relación entres ambas es:...