termodinamica

COLEGIO DE BACHILLERES
PLANTEL 18 “TLILHUACA - AZCAPOTZALCO”
APUNTES DE FÍSICA II
PROFR. INOCENTE ARTEAGA FLORES


1.- TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR DE LA MATERIA

El comportamiento de la materia en cualquier forma que se presente ante nuestros sentidos, nos da una idea de que tienen una estructura esponjosa, es decir, entre la separación de cada partícula existen huecos que nos permitenmoldear su estructura. Muchos experimentos físicos y químicos apoyan la teoría de que la materia está formada por pequeñas partículas llamadas moléculas, que por definición:

Molécula es la mínima porción de la materia que conserva sus propiedades mecánicas, químicas y eléctricas.

2.- ENERGÍA INTERNA

La forma de la materia depende de la cantidad energética que interviene en su formación, esdecir, toda la materia posee energía interna, la cual es el resultado de sumar las energías cinética, potencial, calorífica, química y eléctrica.



Esto es muy complejo y preferimos cuantificar solamente los cambios que ocurren en la materia en gran escala, es decir que, a partir de una cantidad de materia o masa y su incremento o disminución en la temperatura al aplicarle o restarle calor,podemos determinar su variación de energía interna.

Existe la Teoría Cinético Molecular de la materia que dice:

El cambio o variación en la energía interna de un sistema es directamente proporcional a la cantidad de masa por el producto de su variación de temperatura.



Si relacionamos las variables del experimento obtenemos:



en donde el valor de la constante depende del materialempleado, puede ser un sólido, líquido o gas. Nuestro modelo matemático nos quedará:



En donde:

Ei es la variación de energía interna del sistema la cual se
mide en Joules (J)

K es la Capacidad Calorífica Específica de la materia y su
valor es constante. Se mide en J / gr oC o en KJ / Kg oC

m es la masa de la sustancia y su unidad es el Kg o gr

t es la variación de latemperatura de la sustancia, se mide
en oC y su valor se determina con:



El primer científico que cuantifico la transformación del trabajo en energía fue el inglés James Prescott Joule en 1843 empleando un calentador mecánico, el cual consistía de un recipiente cilíndrico con aspas en su interior las cuales eran accionadas por un sistema de pesas y poleas. Al accionar el calentador, sepuede transmitir el trabajo desarrollado a la sustancia debido a la fricción entre sus moléculas producido por las aspas, aumentando con esto su temperatura.
Termómetro










W = F d


F




Utilizando agua en sus experimentos, Joule determinó que para incrementar la temperatura de 1 gramo de agua en un grado Centígrado tenía que aplicarle un trabajode 4.2 Joules.

3.- ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Como dijimos anteriormente, la materia posee energía interna y su comportamiento depende de la magnitud de sus energías cinética y potencial.

En la actualidad se conocen 5 estados de agregación de la materia y son: Sólido, Líquido. Gas, Plasma y Condensado de Bose - Einstein.

a) Sólido.- Estado de agregación de la materia que porsu gran fuerza de atracción entre sus moléculas (cohesión), conserva forma y volumen definido y que de acuerdo con la Teoría Cinético Molecular de la materia, cuando la energía cinética es menor que la energía potencial, la materia se conserva en estado sólido.

Ec  Ep  sólido

b) Líquido.- Estado de agregación de la materia con menor cohesión que los sólidos. Los líquidos carecen de formadefinida, adoptan la forma del recipiente que los contiene y tienen volumen definido y de acuerdo con la Teoría Cinético Molecular de la materia, cuando la energía cinética está en equilibrio o ligeramente mayor que la energía potencial, la materia se conserva en estado líquido.

Ec  Ep  líquido

c) Gas.- Estado de agregación de la materia que por su mínima o casi nula fuerza de...