Termodinámica
Páginas: 8 (1964 palabras)
Publicado: 3 de abril de 2013
Fundamentos de termodinámica
El objeto de estudio de la física térmica trata con los fenómenos que comprenden transferencia de energía entre cuerpos que están a diferentes temperaturas. Una descripción cuantitativa de los fenómenos térmicos requiere una definición clara de los conceptos de temperatura, calor y energía interna. La ciencia de la termodinámica está relacionada con el estudio delflujo de calor desde un punto de vista macroscópico. Las leyes de la termodinámica proporcionan una relación entre el flujo de calor, trabajo y energía interna de un sistema. En la práctica, se deben seleccionar las cantidades observables apropiadas para describir el comportamiento global de un sistema. Por ejemplo, se utilizan las cantidades macroscópicas de presión, volumen y temperatura paracaracterizar las propiedades de un gas. También pueden comprenderse los fenómenos térmicos siguiendo un enfoque microscópico, el cual describe lo que ocurre a escala molecular. Por ejemplo, la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas de un gas.
La composición de un cuerpo es un factor importante cuando se trata con el fenómeno térmico. Por ejemplo, los sólidos ylos líquidos sólo se dilatan ligeramente cuando se calientan. Por otra parte si se calienta un gas tendera experimentar una expansión considerable. Si el gas no se puede expandir, su presión se eleva cuando se calienta. Algunas sustancias pueden fundirse, hervir, encenderse o explotar, dependiendo de su composición y de su estructura. Por lo tanto, comportamiento térmico de una sustancia estáíntimamente relacionado a su estructura.
Temperatura y la ley cero de la termodinámica
Es un hecho conocido que, si ponen en contacto entre sí dos objetos que inicialmente se encuntran a diferentes temperaturas, llegará un momento en el que alcancen una cierta temperatura intermedia. Por ejemplo, si se deja caer un cubo de hielo con un recipiente con agua caliente, en algún momento el cubo dehielo se fundirá y la temperatura del agua descenderá. Si el proceso tiene lugar en un termo, el sistema (agua + hielo) se encontrará aproximadamente aislado de sus alrededores.
Con el fin de comprender el concepto de temperatura, es útil definir en primer lugar dos frases que se usan con frecuencia, contacto térimco y equilibrio térmico. Dos cuerpos están en contacto termico entre sí si puedeocurrir un intercambio de energía entre ellos en la ausencia de trabajo macroscópico realizado por uno de ellos sobre el otro. El equilibrio térmico es una situación en la que dos cuerpos en contacto térmico entre sí, dejan de tener todo intercambio neto de energía. el tiempo que tardan dos objetos en alcanzar el equilibrio térmico depende de las propiedades de los mismos y de los caminosdisponibles para intercambiar energía.
Consideremos ahora dos cuerpos A y B, los cuales no están en contacto térmico y un tercer cuerpo C, que será el termómetro. Se quiere determinar cuándo o no están A y B en equilibrio térmico entre sí. Primero se coloca el termómetro (objeto C) en contacto con A hasta que se alcanza el equilibrio térmico. En ese punto, la lectura del termómetro permaneceráconstante. A continuación, se coloca el termómetro en contacto térmico con B y se registra la lectura después que se alcanzó el equilibrio térmico. Si las lecturas, después de estar en contacto con A y B son las mismas, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí. Se puede resumir este resultado en un enunciado conocido como la ley cero de la termodinámica (la ley del equilibrio):
“Si loscuerpos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí”
La primera ley de la termodinámica
Para comprender esta ley debemos tener los conceptos de: trabajo, energía, calor, energía cinética; potencial e interna, muy claros.
Se define el trabajo hecho por una fuerza como el producto del desplazamiento del cuerpo...
El objeto de estudio de la física térmica trata con los fenómenos que comprenden transferencia de energía entre cuerpos que están a diferentes temperaturas. Una descripción cuantitativa de los fenómenos térmicos requiere una definición clara de los conceptos de temperatura, calor y energía interna. La ciencia de la termodinámica está relacionada con el estudio delflujo de calor desde un punto de vista macroscópico. Las leyes de la termodinámica proporcionan una relación entre el flujo de calor, trabajo y energía interna de un sistema. En la práctica, se deben seleccionar las cantidades observables apropiadas para describir el comportamiento global de un sistema. Por ejemplo, se utilizan las cantidades macroscópicas de presión, volumen y temperatura paracaracterizar las propiedades de un gas. También pueden comprenderse los fenómenos térmicos siguiendo un enfoque microscópico, el cual describe lo que ocurre a escala molecular. Por ejemplo, la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas de un gas.
La composición de un cuerpo es un factor importante cuando se trata con el fenómeno térmico. Por ejemplo, los sólidos ylos líquidos sólo se dilatan ligeramente cuando se calientan. Por otra parte si se calienta un gas tendera experimentar una expansión considerable. Si el gas no se puede expandir, su presión se eleva cuando se calienta. Algunas sustancias pueden fundirse, hervir, encenderse o explotar, dependiendo de su composición y de su estructura. Por lo tanto, comportamiento térmico de una sustancia estáíntimamente relacionado a su estructura.
Temperatura y la ley cero de la termodinámica
Es un hecho conocido que, si ponen en contacto entre sí dos objetos que inicialmente se encuntran a diferentes temperaturas, llegará un momento en el que alcancen una cierta temperatura intermedia. Por ejemplo, si se deja caer un cubo de hielo con un recipiente con agua caliente, en algún momento el cubo dehielo se fundirá y la temperatura del agua descenderá. Si el proceso tiene lugar en un termo, el sistema (agua + hielo) se encontrará aproximadamente aislado de sus alrededores.
Con el fin de comprender el concepto de temperatura, es útil definir en primer lugar dos frases que se usan con frecuencia, contacto térimco y equilibrio térmico. Dos cuerpos están en contacto termico entre sí si puedeocurrir un intercambio de energía entre ellos en la ausencia de trabajo macroscópico realizado por uno de ellos sobre el otro. El equilibrio térmico es una situación en la que dos cuerpos en contacto térmico entre sí, dejan de tener todo intercambio neto de energía. el tiempo que tardan dos objetos en alcanzar el equilibrio térmico depende de las propiedades de los mismos y de los caminosdisponibles para intercambiar energía.
Consideremos ahora dos cuerpos A y B, los cuales no están en contacto térmico y un tercer cuerpo C, que será el termómetro. Se quiere determinar cuándo o no están A y B en equilibrio térmico entre sí. Primero se coloca el termómetro (objeto C) en contacto con A hasta que se alcanza el equilibrio térmico. En ese punto, la lectura del termómetro permaneceráconstante. A continuación, se coloca el termómetro en contacto térmico con B y se registra la lectura después que se alcanzó el equilibrio térmico. Si las lecturas, después de estar en contacto con A y B son las mismas, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí. Se puede resumir este resultado en un enunciado conocido como la ley cero de la termodinámica (la ley del equilibrio):
“Si loscuerpos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí”
La primera ley de la termodinámica
Para comprender esta ley debemos tener los conceptos de: trabajo, energía, calor, energía cinética; potencial e interna, muy claros.
Se define el trabajo hecho por una fuerza como el producto del desplazamiento del cuerpo...
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