Clase 4: “Trabajo y Ley Cero de la Termodinamica”

Material audiovisual: https://www.youtube.com/watch?v=cQVheWILkfA “Ley Cero de la Termodinámica y Trabajo”

21/02/22

Clase 4

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA (MARCO TEÓRICO)

TRABAJO TERMODINÁMICO

Definición general de trabajo:

Es la transferencia de energía asociada con una fuerza que actúa a lo largo de una distancia. Si se tiene un cuerpo con cierta cantidad de masa (m) y se quiere desplazar desde una posición 1 hasta una posición 2, se aplica una fuerza F a lo largo de un desplazamiento, se dice entonces que se ha realizado una cierta cantidad de trabajo.

Donde:

 F= es la fuerza aplicada en la misma dirección del desplazamiento.  d= distancia del desplazamiento  W= Cantidad de trabajo aplicado

Definición de trabajo Termodinámico:

El trabajo termodinámico se define como la energía que se transfiere entre un sistema y su entorno cuando entre ambos se ejerce una fuerza.

Criterio de signos:

La gran mayoría de los autores utilizan el siguiente convencionalismo:  Trabajo realizado por un sistema se considera positivo (+).  Trabajo realizado sobre el sistema se considera negativo (-).

W (-)

SISTEMA

W (+)

Q (+) Q (-)

Unidades:

Las unidades más comunes son:  Sistema internacional: Joule = Newton x metro  Sistema Inglés: Libra fuerza x pie (también se usa con frecuencia la unidad “Btu”)

TERMODINAMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

TERMODINÁMICA

Artículo Científico

TEMPERATURA Y LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

RESUMEN

La termodinámica es la encargada de estudiar fenómenos donde se puede experimentar algún cambio de energía. Para su mejor comprensión y análisis se establecieron algunas leyes que orientan a conocer los procesos que ocurren entre sistemas; entre ellas se encuentra la Ley cero de la termodinámica. Denominada así porque los científicos, se percataron de la gran importancia que tenía conocer la relación que tiene la temperatura con los sistemas, además de ser la base para lograr comprender conceptos de termodinámica, así que debido a que anteriormente se establecieron la primera, segunda y tercera ley se formuló que debía de ser anterior a todas estas y se le estableció el nombre de Ley Cero. En consecuencia, es de suma importancia conocer y comprender como es que se puede lograr un equilibrio térmico.

Palabras clave: Termodinámica, Ley cero, Temperatura

INTRODUCCIÓN

La Ley Cero de la Termodinámica es un principio de generalización del equilibrio térmico entre cuerpos, o sistemas termodinámicos, en contacto, en el que interviene como parámetro físico empírico la temperatura. [1]

La Ley Cero tardó mucho tiempo en que la comunidad científica estuviese

convencida de su importancia básica. Su aceptación, aunque tardía, de su carácter básico y fundamental como punto de partida para entender las otras tres leyes termodinámicas, hizo que se la denominase Ley Cero y no Cuarta Ley.

[2]

Temperatura: La temperatura es la propiedad que determina si un sistema dado está en

equilibrio térmico con otros sistemas, decretando que tan “frio” o “caliente” se encuentran los sistemas, obteniendo esta medida a través de un termómetro que se

tiene puede obtener en tres diferentes escalas: Celsius, y Kelvin. Además de que es una de las siete propiedades físicas básicas en función de las cuales se

definen todas las otras cantidades físicas.

Se diferencia de las otras por ser una propiedad intensiva, mientras las otras seis son propiedades extensivas. Los primeros termómetros fueron creados con fines clínicos y meteorológicos, para medir cambios de temperatura en el cuerpo humano y en el aire, siendo el más famoso termoscopio (termómetro sin escala) el inventado por Galileo en 1592.

Anders Celsius en 1742 definió como

100º el punto de ebullición del agua y como 0º el punto de congelación. A mediados del siglo XIX Lord Kelvin desarrolló una escala en la que el punto cero es equivalente a -273.15ºC en el que el movimiento térmico cesa según la descripción clásica de la termodinámica.

[3]

Estado de Equilibrio:

[4] Un sistema se encuentra en estado de equilibrio termodinámico cuando al evolucionar a través del tiempo sus variables termodinámicas (temperatura y presión) que describen su estado, no varían. El equilibrio termodinámico lleva consigo:  Equilibrio térmico: Tºes igual en todos los puntos de un sistema.  Equilibrio mecánico: La presión es igual en todos los puntos del sistema

Ley cero de la Termodinámica:

Fue enunciada en un principio por Maxwell y llevada a leypor Fowler. Esta ley establece que "si dos sistemas A y B están por separado en equilibrio térmico cada uno de ellos con un tercero C, entonces los sistemas A y B están en equilibrio térmico entre sí". Esta ley es conocida también como principio cero de la termodinámica. [5]

Figura 1: Representacion grafica

El concepto que se deriva de la ley cero es la temperatura y entonces la ley se formula cuantitativamente como sigue: Si T1= T3 y T2 = T3, entonces T1 = T2, donde 1, 2 y 3 designan sistemas La ley implica que el equilibrio térmico es una relación transitiva que proporciona base científica a la termometría y al establecimiento de las escalas empíricas de temperatura.

CONCLUSIONES

 A partir del análisis de diversas definiciones de temperatura y Ley cero de la Termodinámica que aparecen en textos conocidos de

Mecánica y Termodinámica se define al EQUILIBRIO

TÉRMICO como: la temperatura es igual en todos los puntos de un sistema.

 La ley cero de la termodinámica es la base para comprender procesos por los cuales pasa un sistema, así como las leyes posteriores a esta.

 Es de suma importancia conocer y comprender la temperatura debido a que es la propiedad que determina si un sistema dado está

en equilibrio térmico con otros sistemas y poder dar un punto de partida y definir la ley Cero de la Termodinámica

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Cerón, M., González, J., & Monroy, E. (2020). "Temperatura y ley cero de la termodinámica". Tepexi: Boletín

Científico de la Escuela Superior

Tepeji del Río, (1-4). Erich, M. (2002). "Termodinamica Basica". Sevilla: España: Equinoccio. Obtenido de: https://www.academia.edu/9837 736/Termobasica_Erich_Muller

Gómez, J. (2016). "La termodinámica: una herramienta para el análisis en alimentos". Universidad del

Valle, (173-192). Obtenido de: file:///C:/Users/usuario/Downloa

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Texto%20del%20art%C3%ADc

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Ignasio, M., Vazquez, S., Briseño, A., & Atilano, A. (2021). "Sistemas Termodinámicos". Tepexi: Boletín Científico de la Escuela

Superior Tepeji del Río, (1- 4). Obtenido de:

https://repository.uaeh.edu.mx/re vistas/index.php/tepexi/article/vi ew/7098/8081

Tamir, A., & Ruiz, I. (2018). "Ley Cero de la Termodinámica". Arte y Ciencia, (1-3). Obtenido de: https://rua.ua.es/dspace/bitstrea m/10045/17403/1/Ley%20Cero %20termodinamica.pdf

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2413-1-10-20170328.pdf

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Tamir, A., & Ruiz, I. (2018). "Ley Cero de la Termodinámica". Arte y Ciencia, (1-3).

Obtenido de:

https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/17403/1/Ley%20Cero%20termodin

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