calor y termodinámica

Temas Especiales
17.1 Alambre Estirado
En el caso de un proceso reversible infinitesimal de alargamiento de un alambre, los principios de la Termodinámica conducen a:

Por lo tanto para obtener cualquier ecuación de un alambre estirado, es necesario elegir la ecuación para un sistema hidrostático, reemplazar P por –τ y V por L, obteniendo:

17.2 Lámina Superficial
Para obtener cualquierecuación para una lámina superficial basta sustituir V por A y P por - s, obteniendo:

Si la tensión superficial es solo función de la temperatura, se tiene que la transferencia de calor será:

Y el trabajo realizado:

En virtud del primer principio, se obtiene que:

El miembro de la izquierda se interpreta como la energía por unidad de área. La tensión superficial de un líquido enequilibrio con su vapor se puede representar por:

Con tc, temperatura crítica y n una constante entre 1 y 2.
17.3 Pila Reversible
La ecuación para una pila reversible está dada por:

En el caso de una transferencia isotérmica reversible, la cantidad de electricidad es:

Y la cantidad de trabajo:

Entonces el cambio de energía interna para un proceso de presión constante esta dado por:

17.4Pila de Combustible
En una pila de combustible, el electrolito es una disolución acuosa de hidróxido potásico elegida para proporcionar un suministro abundante de iones hidroxilo. Los electrodos son de metal o de carbón especialmente endurecido, impregnados de tratados de tal forma que se formen una multitud de poros de orden micrométrico, que permitan la penetración del electrolito porcapilaridad y evitar el burbujeo de hidrógeno y del aire presente en uno y otro de los electrodos, el trabajo producido por una pila de combustible es:


17.5 Dieléctrico
Las ecuaciones termodinámicas apropiadas para un dieléctrico se pueden obtener por:

La ecuación de estado típica para un gas diluido de moléculas polares es:

La ecuación de estado para un material ferroeléctrico por encima de latemperatura crítica es:


17.6 Fenómenos Termoeléctricos
Cuando se sueldan dos metales o semiconductores distintos y se mantienen las uniones a temperaturas diferentes, se tienen los siguientes efectos:
Efecto Seebeck
Si se considera a la unión con mayor temperatura T soldadura de prueba y la de temperatura TR; soldadura de referencia; la existencia de una fem térmica en el circuito se llamaefecto Seebeck; surge del hecho de que la densidad de los portadores de carga difieren de un conductor a otro y dependen de la temperatura. Este hecho permite que el par termoeléctrico se use como termómetro.
Efecto Joule
Si la fem térmica no se equilibra por una fem externa, existe una corriente cuyo valor se puede ajustar variando la fem externa. Mientras exista una corriente eléctrica sedisipa una energía eléctrica en el circuito con valor:

Efecto Fourier
Si un par termoeléctrico se rompe en un punto, sus dos extremos se mantienen a una temperatura Ti por medio de un depósito aislante; no hay corriente eléctrica por lo que no hay efecto Joule, pero se pierde calor por la fuente T, conducido a lo largo de ambos alambres, y se gana calor por la fuente TR, sin ganancias ni pérdidasnetas en la fuente Ti.
Efecto Peltier
Si por medio de una batería exterior se produce corriente en un par termoeléctrico con sus dos extremos a igual temperatura, las temperaturas de los extremos cambia en una cantidad no enteramente producida por el efecto Joule, este cambio de temperatura adicional es el efecto Peltier.
De la velocidad de cambio de la temperatura y de la capacidad caloríficade la unión se calcula la velocidad de transferencia de calor, lo que lleva a los siguientes resultados:
a) La velocidad a la que se transfiere el calor Peltier es proporcional a la primera potencia de la corriente o igual a πI.
b) El calor de Peltier es reversible.
c) El coeficiente de Peltier (π) depende de la temperatura y los materiales.
d) Generalmente el coeficiente de Peltier es...