Fisica- termodinamica

UNIDAD No 1.
TERMODINÁMICA

LOGRO. Analiza y explica los conceptos de calor, temperatura y el comportamiento de sistemas sometidos a procesos termodinámicos en términos de la 1ra ley de la termodinámica.

Historia de la Termodinámica.
La mayoría de los científicos antiguos creían que el calor era un fluido que llamaban calórico; el calórico o fluido térmico, se mueve de los cuerposcalientes hacia los cuerpos fríos.
Benjamín Thompson (1775) en su teoría decía, que el calor no es sino un movimiento vibratorio de partículas invisibles de una sustancia.
James Joule en su opinión dice que el calor siempre que se realiza una cantidad determinada de trabajo por rozamiento.
Aristóteles en su trabajo sobre meteorología expresó la teoría sobre las cualidades de lo caliente y lo frío quejunto a lo húmedo y lo seco formaron los cuatro elementos de la naturaleza: fuego (caliente y seco), el agua (frío y húmedo), el aire (caliente y húmedo), y la tierra (frío y seco).
A mediados del siglo XIX se conocían varias ideas con respecto a la energía y llegaron a concluir que el calor es una forma de energía.

1.1. Temperatura.

Indicador. Hace conversiones en las diferentes escalas detemperatura.

Es una forma de la energía cinética media de las moléculas, que constituyen un cuerpo. Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta, se produce un aumento en la velocidad con la que se mueven sus moléculas.
Las moléculas que conforman un sólido o un fluido están en constante movimiento, debido a que poseen cierta cantidad de energía.
La energía total interna de una cantidad desustancia es igual a la suma de la energía cinética y potencial de cada una de las partículas que la constituyen. Cuando la energía interna de una sustancia aumenta, se produce un aumento de la temperatura.
Supongamos que tenemos dos recipientes de diferente tamaño con agua hirviendo, la temperatura en ambos recipientes es la misma, pero el agua del recipiente grande posee más energía interna que elagua del recipiente pequeño; esta diferencia se debe a que el recipiente grande contiene más moléculas.
Ejemplo: Se tienen dos recipientes con agua a 50°C y 100°C, Cuál será la temperatura resultante al unir los dos contenidos de los recipientes?.
La temperatura no se puede sumar como se suman las longitudes. La ley de la adición no es aplicable a la temperatura, el resultado depende de lacantidad de agua que hay en cada recipiente.

Equilibrio térmico: Dos cuerpos con distinta temperatura, uno en contacto con el otro, lejos de influencias externas y mientras que el más caliente se va enfriando, el más frío se va calentando, hasta llegar a un estado final, denominado de equilibrio térmico, que se caracteriza por la uniformidad de la temperatura de los cuerpos.

Medición detemperatura: Para medir la temperatura utilizamos las siguientes escalas:

1) Escala Celsius (Andrés Celsius- sueco, 1701-1744). Por conversión, la temperatura del hielo en estado de fusión es de 0°C y la del agua en ebullición de 100°C.

2) Escala Fahrenheit (Gabriel Fahrenheit- alemán, 1686-1736). El punto de fusión del hielo es de 32°F y el punto de ebullición del agua de 212°F.

3) Escalaabsoluta o Kelvin (Lord Kelvin- inglés, 1824-1907). Consideró el punto triple del agua donde se encuentran en equilibrio térmico: el agua líquida, el vapor de agua y el hielo. A este punto triple del agua se le asignó un valor de temperatura de 273°K.
El punto de fusión es de 273°K y el de ebullición 373°K.

Conversión de escalas de temperatura:
El límite inferior para la temperatura de un cuerpo es-273°C. Esta temperatura recibe el nombre de cero absoluto. (0°K para la Kelvin y -460°F para la Fahrenheit).

Fórmulas

Incompletas | Completas |
1) TK= TC+273 | 1) TK= TC.°k°C+273°K |
2) TC=59(TF-32) | 2) TC=5°C9°F(TF-32°F) |
3) TK=59TF-32+273 | 3) TK=5°K9°FTF-32°F+273°K |

Ejercicios.
1) ¿Existe una temperatura en la cual un termómetro Celsius y un termómetro Fahrenheit marcan...