termodina mica a fi sicaII



Escuela de Nivel Medio Superior
Física ii
Termodinámica













3 Termodinámica.
Termodinámica.- La termodinámica es la disciplina que dentro de la ciencia madre, la Física, se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen entre el calor y el resto de las formas de energía.

Uso y aplicaciones:
En la construcción de edificaciones, en especial de las estructuras metálicas setiene que tomar en cuenta sus propiedades al dilatarse o contraerse con los cambios de temperatura del ambiente.
En el estudio de los cambios de fase de las diferentes sustancias.
En la construcción de máquinas térmicas, por ejemplo: motores que funcionan con combustible, refrigeradoras, etc.

3.1 Equivalente mecánico del calor.

Ley de Joule.- La cantidad de calor que desarrolla una corrienteeléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente.








Se suele usar la caloría como unidad:
1 joule = 0,24 calorías (equivalente calorífico del trabajo)
1 caloría = 4,18 joules (equivalente mecánico del calor)

por lo que la fórmula quedaría de la siguiente manera:

W=Q=0.24×I2×R×T


3.1.1Ley cero de la termodinámica.
Ley cero de la termodinámica.- Establece que dos  sistemas en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.

El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.  Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y noen función de las propiedades de una sustancia.


Aplicación de la ley.- Constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varíe con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica. 
Ejemplo de la aplicación: En el termómetro de vidrio esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio enel capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura.  Cuando  se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura.

El 19 de marzo de 1743, Jean-Pierre Christin presentó el primer termómetro de mercurio en utilizar los parámetros de cero grados como punto de fusión del agua y cien como punto de ebullición que se usa engran parte del mundo.



3.2 Concepto de sistema termodinámico.
Sistema termodinámico.- Un sistema termodinámico (también denominado sustancia de trabajo) se define como la parte del universo objeto de estudio. Un sistema termodinámico puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla de gasolina y aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.
Tipos desistemas:
Sistema aislado: es aquél que no intercambia ni materia ni energía con los alrededores.
Sistema cerrado: es aquél que intercambia energía (calos y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).
Sistema abierto: es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores.


Relación: Función de estado.
Una función de estado es unapropiedad de un sistema termodinámico que depende sólo del estado del sistema, y no de la forma en que el sistema llegó a dicho estado.
3.3 Variables de estado.
Variables de estado.- Las variables termodinámicas o variables de estado son las magnitudes que se emplean para describir el estado de un sistema termodinámico.
Cuando un sistema se encuentra en equilibrio, las variables termodinámicas estánrelacionadas mediante una ecuación denominada ecuación de estado.

Las variables de estado son:
La energía interna.- se define como la energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas.
Presión.- Fuerza por unidad de área.
Temperatura.- La temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente.
El volumen.- El...