termodinamica



TEMPERATURA Y CALOR

Los conceptos de temperatura y calor son para nosotros nociones elementales, y como casi todas estas nociones, carecen de precisión. De hecho, durante largo tiempo, ni siquiera se distinguieron por separado los conceptos de temperatura y calor.
El calor representa la cantidad de energía que un cuerpo transfiere a otro como consecuencia de una diferencia detemperatura entre ambos. El tipo de energía que se pone en juego en los fenómenos caloríficos se denomina energía térmica. El carácter energético del calor lleva consigo la posibilidad de transformarlo en trabajo mecánico. Sin embargo, la naturaleza impone ciertas limitaciones a este tipo de conversión, lo cual hace que sólo una fracción del calor disponible sea aprovechable en forma de trabajo útil.Un sistema es cualquier parte del mundo real que elegimos para aislarlo idealmente. Los sistemas considerados en termodinámica (estudio de los procesos que implican intercambio de calor) son siempre más o menos complejos, estando constituidos por muchas partes relacionadas entre sí.
Cuando un sistema tiene masa constante se le denomina sistema cerrado. Tal sistema esta separado del medioexterior por límites que impiden a la materia entrar o salir. Así, por ejemplo, cuando un animal de experimentación se encuentra bajo un recipiente en forma de campana, con objeto de estudiar su consumo de oxígeno, el animal y el recipiente forman un sistema cerrado cuyo límite es el propio recipiente. El animal, sin embargo, constituye en sí mismo un sistema abierto, ya que esta intercambiando materiacon su medio exterior inmediato, que es el aire contenido dentro del recipiente. Un sistema cerrado puede estar aislado o no. Un sistema aislado está rodeado por límites que impiden el paso de cualquier forma de energía, así como de materia. Un sistema está en equilibrio cuando no se observa ningún cambio, al menos estadístico, en ninguna magnitud medible asociada al sistema. En termodinámicasuelen interesar los sistemas que están en equilibrio o muy próximos a este. Si se permite a dos sistemas distintos intercambiar energía térmica, alcanzarán un estado de equilibrio común, y decimos que están a la misma temperatura.
La Ley Cero de la Termodinámica puede ser escrita más formalmente como:
Si tres o más sistemas están en contacto térmico entre sí y todos en equilibrio al mismotiempo, entonces cualquier par que se tome separadamente estarán en equilibrio entre sí.
Ahora uno de los tres sistemas puede ser calibrado como un instrumento para medir temperatura, definiendo así un termómetro. Cuando uno calibra un termómetro, este se pone en contacto con el sistema hasta que alcanza el equilibrio térmico, obteniendo así una medida cuantitativa de la temperatura del sistema. Porejemplo, un termómetro clínico de mercurio es colocado bajo la lengua del paciente y se espera que alcance el equilibrio térmico con su boca. Podemos ver como el líquido plateado (mercurio) se expande dentro del tubo de vidrio y se puede leer en la escala del termómetro para saber la temperatura del paciente.
Un termómetro, por tanto, es un sistema fácilmente transportable, que puede llegar muyrápidamente al equilibrio con cualquier otro sistema con el que se ponga en contacto, y que esta provisto de cierta escala sobre la que se desplaza un índice cuando se altera el estado térmico del termómetro. Cualquier propiedad de la materia que varíe continua y sensiblemente con el estado térmico de un sistema puede utilizarse como indicador en un termómetro y se denomina propiedadtermométrica. Para fines médicos y biológicos los tres tipos importantes de termómetros son:
a) Los termómetros de líquido en recipiente de vidrio, en los cuales la propiedad termométrica es el volumen de un líquido respecto al recipiente que lo contiene.
b) Los termómetros de resistencia, en los cuales la propiedad termométrica es la resistencia eléctrica de una pequeña bobina de hilo; y
c) Los pares...