Termodinamica

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se explicará con detalle la primera ley de la termodinámica mediante un lenguaje simple, de manera que lectores sin conocimientos previos de física, puedan comprenderle con facilidad; todo esto, haciendo un breve recuento sobre conceptos básicos necesarios para su total comprensión.

OBJETIVOS

Mostrar de una manera práctica y sencilla, lasaplicaciones de la primera ley de la termodinámica con un lenguaje evidente para cualquier tipo de lector; así alcanzar la comprensión total del tema.

Interactuar con el lector e incentivarle a hacer parte activa del estudio de las leyes de la termodinámica.

1.CONCEPTOS BÁSICOS

Cuando hablamos de moléculas, nos referimos a la composición de todo tipo de materia, ya sean elementos sólidos, líquidos eincluso gaseosos. En los sólidos, las moléculas se encuentran completamente fijas, lo que hace que podamos tomarlos en nuestras manos. En los líquidos, la distancia entre las moléculas es fija pero la orientación puede variar, mientras que en los gases, la distancia entre ellas no sólo puede modificarse sino que puede ser incluso mayor a su tamaño y sólo se manifiestan cuando hay un choque entreellas.
Cuando un gas es contenido en un recipiente, el número de moléculas es enorme y cada una de ellas tiene movimiento diferente, así que estudiar cada partícula individuamente resulta imposible, por esto, se miden las magnitudes en conjunto: el volumen que ocupan las moléculas, la presión que se ejerce sobre las paredes del recipiente que le contiene y la temperatura a la que se encuentra.Estas cantidades (Volumen, presión y temperatura) se denominan macroscópicas puesto que no se refiere al comportamiento de una sola partícula, sino a un conjunto de ellas (sistema).

1.1 ESTADO DE EQUILIBRIO: Cuando las variables macroscópicas (Volumen, presión y temperatura) no cambian, podemos ver un estado de equilibrio en el gas, y cuando ellas se mueven continuamente se llama estado deequilibrio dinámico. Para que dos sistemas estén en equilibrio térmico deben de estar a la misma temperatura.
Para alcanzar un equilibrio termodinámico, cuando un sistema se relaciona con otro, el procedimiento es simplemente ceder calor al otro sistema para así conseguirlo. Un ejemplo claro lo podemos observar cuando sumergimos un cubo de hielo en agua: El agua cede su calor al hielo para quehaya equilibrio, distribuyendo así el calor de un solo sistema, es decir, el calor no cambia, se distribuye.

1.2 ENERGÍA INTERNA: Cuando sumamos la energía de todas las partículas del gas, obtenemos el valor de la energía interna, lo que solamente depende de la temperatura.

1.3 ¿CUÁNDO SE EJERCE TRABAJO SOBRE EL SISTEMA? Considerando un gas contenido en un recipiente, podemos notarque las partículas chocan contra las paredes del mismo, modificando así su dirección, cada colisión genera una fuerza que actúa sobre la superficie, que al unificarla podríamos darle el nombre de F.

Si una de las paredes del émbolo se mueve d, el intercambio de energía con el exterior es considerado el trabajo que ejerce F durante el desplazamiento d.

ΔW= -F.d

Siendo ΔW Ladiferencia de trabajo, es decir Trabajo inicial menos trabajo final (Wi – Wf).
W= Trabajo
El signo menos representa que el volumen y la energía interna es indirectamente proporcional, es decir, si una aumenta, la otra disminuye

1.4 CALOR: La energía intercambiada del sistema con el medio que le rodea debido al choque de moléculas del sistema con el exterior, es denominada calor. Siempre y cuandono pueda representarse como fuerza por desplazamiento relacionado con las variables microscópicas

Cuando aumenta la temperatura de un gas de TA a TB, el calor que se absorbe (Q), se obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c y por la diferencia de temperatura TB-TA.

Q=nc(TB-TA)

Existe una gran diferencia entre calor y energía interna, es muy común...