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Termodinámica
Por: Simón Aristizábal Giraldo 10°JA Física / Tecnología Sabaneta
2015 1
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Qué es?
a TERMODINÁMICA es la Ciencia que estudia la conversión de unas formas de energías en otras. En su sentido etimológico, podría decirse que trata del calor y del trabajo, pero por extensión, de todas aquellas propiedades de las sustancias que guardan relación con el calor y el trabajo. La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes:
Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud conservativa. Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos. Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura. El desarrollo histórico de esta ciencia no ha sido ciertamente lineal. 2
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Estado Termodinámico
Estado termodinámico es una condición del sistema definida por determinados valores de sus propiedades termodinámicas. Estados idénticos de un sistema, presentan los mismos
valores en sus propiedades, independientemente del proceso o transformaciones que haya podido efectuar para alcanzarlo.
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Equilibrio Térmico Estado de Equilibrio: un sistema está en equilibrio cuando no tiene tendencia por sí mismo para cambiar su estado, y por tanto sus propiedades. Para comprobar si un sistema está en equilibrio habría que aislarlo (imaginariamente) y comprobar que no evoluciona por sí solo. Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando satisface las condiciones de todos los equilibrios parciales. En el sistema no habrá flujo de energía, materia, ni carga, etc., permaneciendo ellas y la composición, constantes en el interior. Cuando se produce una variación de una o de varias o de todas las propiedades del sistema, se dice que se da un cambio de estado o proceso.
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Conceptos Básicos Denominamos estado de equilibrio de un sistema cuando las variables macroscópicas presión p, volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de equilibrio es dinámico en el sentido de que los constituyentes del sistema se mueven continuamente. Si estado del sistema se representa por un punto en un diagrama p-V. Podemos llevar al sistema desde un estado inicial a otro final a través de una sucesión de estados de equilibrio.
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Calor y Energía El calor no es una nueva forma de energía, es el nombre dado a una transferencia de energía de tipo especial en el que intervienen gran número de partículas. Se denomina calor a la energía intercambiada entre un sistema y el medio que le rodea debido a los choques entre las moléculas del sistema y el exterior al mismo y siempre que no pueda expresarse macroscópicamente como producto de fuerza por desplazamiento.
tre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de sus moléculas. El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.
Se debe distinguir también en-
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Entalpia La entalpía es la cantidad de energía calorífica de una sustancia. En una reacción química, si la entalpía de los productos es menor que la de los reactantes se libera calor y decimos que es una reacción exotérmica. Si la entalpía de los productos es mayor que la de los reactantes se toma calor del medio y decimos que es una reacción endotérmica.
El cambio de entalpía se denomina ΔH y se define como:
ΔH = ΔHproductos ΔHreactantes
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Ley Cero
esta ley se le llama de "equilibrio térmico". El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura". Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición cero.
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Primera Ley Esta primera ley, y la más importante de todas, también conocida como principio de conservación de la energía, dice: "La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro". La primera ley de la termodinámica da una definición precisa del calor, y lo identifica como una forma de energía. Puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186 julios
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Segunda Ley La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Al respecto, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura. La segunda ley de la termodinámica da, además, una definición precisa de una propiedad llamada entropía (fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo). Para entenderla, la entropía puede considerarse como una medida de lo próximo o no que se halla un sistema al equilibrio; también puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema. Pues bien, esta segunda ley afirma que "la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio"
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Tercera Ley El tercer principio de la termodinámica afirma que "el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él".Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para servación de la energía, es los sistemas macroscópicos,
una de las más sólidas y uni-
pero inaplicables a nivel
versales de las leyes de la na-
cuántico.
turaleza descubiertas hasta
Asimismo, cabe destacar que
ahora por la ciencia.
el primer principio, el de con-
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Entropía La entropía puede ser la magnitud física termodinámica que permite medir la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema. Esto quiere decir que dicha parte de la energía no puede usarse para producir un trabajo.
Se entiende por entropía también a la medida del desorden de un sistema. En este sentido, está asociada a un grado de homogeneidad.
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Fin Gracias Por la Atenci贸n Prestada.
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