Termodinamica

Termodin´
amica
o

2 curso de la Licenciatura de F´ısicas

Lecci´
on 0
• Objeto de la Termodin´
amica
• Perspectiva hist´
orica
• Estructura del curso
1. Objeto de la Termodin´
amica
Primeras preguntas:
• ¿Como se relacionan las magnitudes experimentalmente
mesurables sobre un cuerpo? ¿Como se relacionan entre
si? ¿Dependen del cuerpo a estudiar?
• ¿Podemos convertir sin p´
erdida energ´ıa entrabajo u
´ til?
¿Cual es el rendimiento o
´ptimo?
• ¿Que es el calor? ¿Que es la Temperatura?
• Si las leyes microsc´
opicas que rigen el movimiento microsc´
opico son reversibles temporalmente ¿Porqu´
e los procesos expont´
aneos son irreversibles?
• ¿C´
omo podemos caracterizar los procesos expont´
aneos?
¿Que es la entrop´ıa?

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• Las substancias pueden estar en distintas fases, s´
olido,l´ıquido, gas,... ¿Porqu´
e? Si la interacci´
on entre las part´ıculas
de un cuerpo es dada y fija ¿porque al variar, por ejemplo,
la temperatura, aparecen distintas fases?
• ¿Como se relaciona el mundo microsc´
opico con el mesosc´
opico
(la termodin´
amica)?¿Existe relaci´
on? ¿Porqu´
e esa independencia jerarquica?
Para responder con precisi´
on a todas esas preguntas cuando
´
tratamos de sistemas enMACROSCOPICOS
y en EQUILIBRIO son necesarias dos teor´ıas:
´
• la TERMODINAMICA
´
• la MECANICA
ESTAD´ISTICA
La Termodin´
amica es AUTOCONSISTENTE: define y relaciona entre si las magnitudes macrosc´
opicas que caracterizan
a un estado de equilibrio de CUALQUIER SISTEMA, pero
no predice sus valores.
La Mec´
anica Estad´ıstica relaciona las propiedades microsc´
opicas
de un sistema con sucomportamiento macrosc´
opico. Es
PREDICTIVA y se construye de forma que TODAS las relaciones termodin´
amicas se cumplen.
Durante el curso:
-Definiremos el ´
ambito de aplicaci´
on de la Termodin´
amica
-Vamos a construir la Termodin´
amica a partir de sus
postulados

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-Vamos a desarrollar matemticamente la Termodin´
amica
con el objetivo de comprender el comportamiento de
las magnitudes observables ysus interrelaciones
´ conceptos f´ısicos de
-Vamos a definir con PRECISION
gran relevancia: calor, trabajo, temperatura,....
-Vamos a aplicar la teor´ıa a algunos casos particulares
VAMOS A CONSTRUIR UNA TEORIA COMPLETA Y
VAMOS A APRENDER A APLICARLA
2. Perspectiva hist´
orica
Tres etapas (que se entrelazan) en el desarrollo de la Termodin´
amica:
• (...-1824) Etapa experimentalista: Observaci´
onde los fen´
omenos, desarrollo de aparatos de medida, experimentos
controlados, b´
usqueda de regularidades en los comportamientos.
• (1824-1876) Etapa te´
orica: Construcci´
on de teor´ıas. B´
usqueda de primeros principios y comprensi´
on de todas las
observaciones experimentales.
• (1877-hoy) Etapa unificadora: Relaci´
on de las propiedades
microsc´
opicas con la Termodin´
amica (macrosc´opica). Desarrollo de la Mec´
anica Estad´ıstica, introducci´
on de la
mec´
anica cu´
antica y sus efectos macrosc´
opicos, estudio
de sistemas de no-equilibrio, sistemas din´
amicos, caos,
sistemas complejos,...

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ETAPA EXPERIMENTALISTA
• 1612. Santorre Santorio fabrica el primer termoscopio (en disputa
con Galileo Galilei).
• 1641. Fernando II, Gran Duque de Toscana inventa el term´
ometro.
•1643. Evangelista Torricelli inventa el bar´
ometro. Genera el primer
vacio parcial.
• 1661. Robert Boyle publica su ley P V = cte.
on se transmite
• 1663. Blaise Pascal publica que en un fluido la presi´
de igual forma en todas direcciones.
• 1673. Christiaan Huygens fabrica un motor que funciona por la explosi´
on de p´
olvora.
• 1690. Denis Papin usa por primera vez la presi´
on de vapor paramover un pist´
on.
• 1712. Thomas Newcomen construye la primera m´
aquina de vapor.
• 1714. Gabriel Fahrenheit construye el primer term´
ometro de mercurio y le pone su escala.
• 1724. Hermann Boerhaave propone que el calor es una especie de
fluido.
• 1733. Daniel Bernoulli publica un tratado de hidrodin´
amica en el
que se usan razonamientos estad´ısticos de teor´ıa cin´
etica.
• 1742. Anders...