apuntes de fisica





































2.009













Gases y la Termodinámica.
1er principio de la Termodinámica. Trabajo realizado por un gas. Representación gráfica de un proceso isobárico. Signos convencionales para el trabajo positivo y negativo. Enunciado del primer principio de la Termodinámica. Energía Interna de un gas.Aplicación a las transformaciones de los gases ideales: isométricas (isocóricas), isobáricas e isotérmicas y adiabáticas. La Escala Kelvin. Temperatura absoluta.

_______________________________TERMODINÁMICA

La Termodinámica es la rama de la física que estudia el intercambio de energía térmica entre sistemas y los fenómenos mecánicos y químicos que implican este intercambio.
Para comenzar,podemos resumir su campo de estudio o alcance, enunciando los principios básicos que la cimientan:
El Principio cero de la termodinámica (o ley de equilibrio): si un cuerpo J está a la misma temperatura que un cuerpo M y este a su vez está a la misma temperatura que otro cuerpo P, entonces el cuerpo J y el cuerpo P están a la misma temperatura.
El primer principio de la Termodinámica (conservaciónde la energía) enuncia: dado un sistema con una determinada energía interna, si sobre este sistema se realizas un trabajo, su energía interna cambiará. La variación de la energía interna debida al trabajo realizado se denomina calor.
El segundo principio de la termodinámica expresa: la entropía (cantidad de desorden) de un sistema aislado aumenta con el tiempo.
El tercer principio de latermodinámica dice: es imposible reducir la temperatura de un sistema cualquiera al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos.
Leyendo atentamente estos principios, claramente surgen muchos conceptos que debemos desarrollar. Aquí se habla de sistema, energía interna, fenómenos mecánicos, intercambio de energía, calor, etc.
Empecemos diciendo que un Sistema Termodinámico es aquelsistema, parte del universo, separado por “paredes” reales o imaginarias, en los que se desarrollan los procesos de la Naturaleza. Un sistema es abierto cuando hay intercambio de materia y energía con el exterior o entorno; es cerrado cundo no hay intercambio de energía y es aislado cuando no hay intercambio de materia ni de energía.
Los procesos termodinámicos son las transformaciones quetienen lugar en la naturaleza entre el sistema termodinámico y su entorno.












El sistema puede hacer trabajo T sobre el entorno (figura 1) o bien el entorno puede hacer trabajo T sobre el sistema (figura 2).











Obviamente podemos distinguir que en cualquiera de las situaciones “algo” cambia: o el Volumen V; o la presión P; o la temperatura T.Consideremos entonces para simplificar, que dentro de un cilindro se mueve un embolo que puede desplazarse libremente desde una posición a otra y que el sistema es un gas ideal. (figura 3)
Un gas ideal estrictamente NO existe, pero los gases reales se aproximan bastante a él según las condiciones de V, T y P en que se los considere. Entonces y según la teoría cinética_molecular, los gases ideales cumplenlas siguientes características:

Sus moléculas se consideran independientes unas de otras y muy alejadas entre sí. Prácticamente no existen fuerzas de atracción entre ellas.
Sus moléculas se mueven a mucha velocidad chocando entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene. Esos choques son elásticos, es decir, no hay pérdida de energía.
La energía cinética (de movimiento) media delas moléculas es proporcional a la temperatura absoluta.











Referencias: d es distancia entre los puntos i y f
. i es posición inicial del émbolo.
. f es posición final del émbolo.
A es el área del émbolo.
Vi es volumen inicial
Vf es volumen final
F es fuerza
Si el gas se...