Apuntes TERMODINAMICA

Oscil·lacions, Ones i Termodin`
amica

OOT
M`
odul 3

Termodin`
amica
1.
2.
3.
4.

Temperatura.
Calor i canvis d’estat.
Primer Principi de la Termodin`
amica.
Segon Principi de la Termodin`
amica.

Jaume Calaf Zayas (jaime.calaf@upc.edu).
UPC

Maig 07

UPC-ETSEIAT, Departament de F´ısica i Enginyeria Nuclear

Oscil·lacions, Ones i Termodin`
amica

11
nR
T

Temperatura

1. Conceptes macrosc`opics:

PV
=

temperatura, calor i treball.

2. Interpretaci´
o microsc`
opica de la temperatura.
3. Gasos ideals.

4. Dilataci´
o t`
ermica.

5. Mesura de la temperatura.
Escales i term`
ometres.

7. Problemes.

Jaume Calaf Zayas (jaime.calaf@upc.edu).
UPC

Feb. 07

UPC-ETSEIAT, Departament de F´ısica i Enginyeria Nuclear

´ A LA TERMODINAMICA:
`
`
11.1. INTRODUCCIO
CONCEPTES BASICS.

11.1

1103Introducci´
o a la Termodin`
amica: conceptes b`
asics.

La Termodin`
amica ´es la part de la F´ısica que estudia les relacions entre calor i treball.
La idea que tenim tots de la “temperatura i la calor” est`a relacionada amb les sensacions de calent i
fred. Per`o la percepci´o de calent o fred ´es molt sovint enganyosa. Dos objectes iguals, un al costat
de l’altre, estan a la mateixa temperatura,per`o si un ´es de fusta i l’altre ´es de ferro provoquen una
sensaci´o t`ermica molt diferent a l’hora de tocar-los.
D’altra banda en la parla col.loquial la paraula “calor” no t´e un significat concret i sovint es confon amb
la “temperatura” o “l’energia interna”. Aix´ı ´es molt corrent escoltar frases com: “Avui fa molta calor”
o “En el mar hi ha emmagatzemada una gran quantitat de calor”, etc.que estan mal expressades
des d’un punt de vista f´ısic. El verb “escalfar” encara es presta m´es a la confusi´o ja que igual vol dir
comunicar calor que fer pujar la temperatura, processos que, com veurem m´es endavant, no sempre
coincideixen.
En F´ısica el termes temperatura i calor —com els termes for¸ca i treball— tenen un significat prec´ıs
´ per aix`o que dedicarem aquesta primera secci´o adefinir
que conv´e con`eixer i comprendre molt b´e. Es
els conceptes de temperatura i calor que, amb els ja coneguts de pressi´o, volum i treball, constituiran
els elements b`asics de la Termodin`amica.

11.1.1

Definicions b`
asiques i Principi Zero.

En Termodin`amica un sistema ´es un cos o un conjunt de cossos separats de la resta de l’univers o
entorn per una superf´ıcie tancada que pot serreal o simplement imagin`aria. Aix´ı, per exemple, un
sistema igual pot ser l’aigua d’una cassola, l’oxigen de l’aire d’una habitaci´o o un bloc de gel que est`
a
surant en el mar.
Est`a clar que per entendre m´es f`acilment totes les explicacions que anirem veient al llarg dels apunts
conv´e prendre, com exemples, els sistemes m´es senzills de descriure: sistemes homogenis, is`
otropes,qu´ımicament inerts i el`ectricament neutres.
Els sistemes es poden classificar en: a¨
ıllats si no poden intercanviar amb l’entorn ni mat`eria ni energia; tancats si poden intercanviar energia per`o no mat`eria; i oberts si poden intercanviar ambdues
coses.
• Dos sistemes estan en contacte material entre ells si poden bescanviar-se mat`eria.
• Dos sistemes estan en contacte mec`
anic entre ells si podenbescanviar-se alguna forma d’energia
mec`anica que, en general, se’n diu treball.
• An`alogament, dos sistemes estan en contacte t`
ermic entre ells si poden bescanviar-se alguna
forma d’energia no mec`anica que, en general, se’n diu calor.
• Dos sistemes estan en equilibri t`
ermic si posats en contacte t`ermic no es modifiquen les seves
propietats. An`alogament per als equilibris material imec`anic.
A partir de la definici´o d’equilibri t`ermic podem introduir el concepte de temperatura mitjant¸cant un
fet experimental que es coneix com

1104

CAP. 11, TEMPERATURA.
Principi Zero de la Termodin`
amica:
Si dos sistemes A i B estan en equilibri t`ermic amb un tercer C estan en equilibri t`ermic
entre ells.

La temperatura T ´es la propietat que determina si un sistema est`a en equilibri...