3. Termodinámica
Temperatura
Define el grado de
agitación que poseen
las moléculas
Registra el valor
promedio de energía
interna de los cuerpos
Energía térmica o
interna
Es virtud de la
agitación molecular
(aleatoria)
Pueden ser
Cinética Movimiento
Potencial
Fuerzas entre las
partículas
Varia
dependiendo de
la rapidez del
movimiento de
las partículas
Rama de la física que
estudia la acción
mecánica del calor y
las formas de energíaMagnitud
independiente de la
masa del cuerpo
4. Temperatura y Energia Térmica:
Las moléculas de todas las sustancias materiales ( solidos, líquidos y gases)
siempre se encuentran en un continuo estado de vibración o agitación, debido a
las múltiples interacciones que sufren dentro del cuerpo.
En virtud de esta agitación aleatoria, los átomos y moléculas de la materia
poseen cierta ENERGIA INTERNA, ya que tienen ENERGIA CINETICA en forma
de movimiento y también ENERGIA POTENCIAL debido a las fuerzas que se
ejercen entre las partículas.
Como la Energia Interna puede ser distinta para todas las diferentes moléculas
de un mismo cuerpo, debido a que unas están moviéndose mas rápido que otras,
se debe de considerar un VALOR PROMEDIO en su medida total.
La energia interna también se le conoce
la energia Térmica de los cuerpos (o
ENEGRIA CALORIFICA)
5. El valor de la temperatura de un objeto, es lo que
usualmente se interpreta como lo caliente o lo frio en
que se encuentra el mismo.
La TEMPERATURA es la magnitud que permite
registrar el valor promedio de la Energia Interna
de los cuerpos.
La temperatura de un cuerpo es independiente de
su masa, porque solo depende del valor
promedio de la energia interna del mismo.
La Temperatura es una magnitud básica, puesto que no se le
puede expresar en otras unidades
De medida.
6. Escalas de Temperatura
Para medir o registrar una temperatura dada, se debe de compararla con una escala de
referencia, la cual se basa en la toma de dos valores arbitrarios para el punto de fusión y
de ebullición del agua. Por convención, el agua debe ser destilada (pura) y al nivel del
mar.
Existen tres escalas principales.
1. ESCALA CENTIGRADA O CELCIUS (℃): las temperaturas de fusión y ebullición del
agua son 0 y 100 respectivamente. Tiene 100 divisiones a cuales se les llama grado
centígrado (℃). Las temperaturas inferiores a la de la fusión del agua resultan
negativas en esta escala. Se usa en la gran mayoría de países, especialmente los
latinos.
2. ESCALA FAHRENHEIT (℉). : la temperatura de fusión y ebullición del agua son 32 y
212 respectivamente. Tiene 180 divisiones, las cuales se les llama grado Fahrenheit
(℉).El valor de cero corresponde a una mezcla de agua y sal común (NaCl)
3. ESCALA KELVIN (K): Su valor cero coincide con el CERO ABSOLUTO (-273 ℃) y sus
grados tienen el mismo valor que los grados centígrados. Es la escala oficial de los
sistemas de medición y se usa en trabajos científicos diversos, especialmente con
los gases a bajísimas temperaturas.
7. CONVERSIONES ENTRE ESCALAS DE
TEMPERARURA
℃
5
9
℉ − 32
℉ =
9
5
℃ + 32
K= °C+273
Ejemplo:
Convertir 20°C a K y °F
20°C= K-273 20°C=5/9(°F-32)
20+273=K °F= 9/5(20°C+
32)
K=293 °F=68
°C=K-273=5/9(°F-32) La experimentación y los razonamientos han
indicado que no es posible lograr temperaturas
inferiores a cierta temperatura mínima, que
recibe el nombre de CERO ABSOLUTO. A esta
temperatura la energia de las moléculas de los
cuerpos tiene su menor valor posible, y por lo
tanto no se puede disminuirla mas. En la escala
centígrada equivale a :
CERO ABSOLUTO= -273°C = -460°F
El manejo de la escala Kelvin (que parte del
cero absoluto) presenta varias ventajas en la
medición de temperaturas, como la de evitar los
valores negativos o “bajo cero”.
EL CERO ABSOLUTO
NOTA: Existen otras escalas de medición de la temperatura,
como la Reamur ( el agua se congela 0ª y ebulle a los 80ª,
usada solo en Francia) y la Rankine ( así como la Kelvin es
la escala absoluta de la Celsius, la Rankine es la escala
absoluta de la Fahrenheit); sin embargo su uso es obsoleto
actualmente.
8. Cuando fluye calor entre dos objetos o
sustancias unidas se le llama CONTACTO
TERMICO
CALORIMETRIA: es la medida de la cantidad de calor que cede a absorbe
un cuerpo en el curso de un proceso físico o químico.
CALOR: es la energía que se transfiere de
un objeto a otro cuando están en contacto
mutuo, debido a una transferencia de
temperaturas entre ellos.
La dirección de la transferencia de la
Energia Térmica es siempre desde la
sustancia de mayor temperatura hacia
la de menor temperatura
Objeto caliente Objeto frio
Transferencia
de calor
Mientras no haya otros factores externos (el
sistema sea cerrado) el calor perdido por el
cuerpo A es igual al calor ganado en el
cuerpo B
9. OBSERVACION: Es común pero
erróneo, pensar que la materia
contiene calor. La materia contiene
energia en diversas formas(Energia
interna), pero no contiene calor, ya
que el calor es la energia que pasa
entre dos objetos que se encuentran
en contacto térmico debido a una
diferencia de temperatura.
10. Al disminuir la temperatura de un cuerpo, la energia de sus moléculas
también disminuye, y viceversa, si la temperatura aumenta, su
Energia Interna también.
El calor por lo tanto, antes de ser emitido es Energia Interna y
después al ser transferido vuelve a ser energia interna, es decir
CALOR
Ganado o
perdido
CAMBIO de ENERGIA
interna debido a una
diferencia de temperatura
𝑸 = 𝑬 𝟐 − 𝑬 𝟏
Equilibrio Térmico: Se iguala la temperatura de ambos
cuerpo en contacto; es decir la temperatura del mas
caliente disminuye y la del mas frio aumenta.
Expresado en forma
de ecuación queda:
𝑄 = ∆𝐸
𝑄 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜
∆𝐸 = 𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎
Como todo cambio, ∆𝐸
es igual a la diferencia entre un
estado final (Ez) y uno inicial (E1),
quedando:
11. PRINCIPIOS GENERALES DE LA CALORIMETRIA
• En un intercambio de energía térmica la cantidad de calor perdido por un
cuerpo es igual a la cantidad del calor ganado por los otros cuerpos.
• La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es
directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para elevar la
temperatura de un cuerpo de 20ºC se requiere el doble de cantidad de
energia interna térmica que para elevarla a 10ºc.
• La cantidad de valor absorbida o desprendida por un cuerpo es
directamente proporcional a su masa.
• Cuando varios cuerpos en temperaturas diferentes se ponen en contacto la
energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya temperatura es mas
baja. El equilibrio térmico ocurre cuando todos los cuerpos quedan a la
misma temperatura.hacia los cuerpos cuya temperatura es mas baja.
12. UNIDADES DE MEDIDA DE CALOR
Siendo el calor una forma a de energia, debe de medirse
en las mismas unidades que esta: joule, ergios, libras pie o
Btu. Su relación de conversión es:
1Joule=107ergios=0.738libras∙ 𝑝𝑖𝑒 = 9.48 × 10−4Btu
Se utilizan otras necesariamente en la practica mas
adecuadas:
Caloría(c): Es la cantidad de calor que se requiere para
elevar la temperatura de 1 g de agua en 1ºC. La relación
entre calorías y Joules es de:
1 Caloría= 4.19 joules
Existe también la kilocaloría o sea1000 calorías ( cantidad
de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de
1Kg de energético de los alimentos y en la que se mide el
contenido energético de los alimentos y en la `practica se
le llama usualmente Caloría o Gran Caloría(C para
diferenciarla de la verdadera caloría ( con c) llamada
también pequeña caloría
1caloria=4,18joules
13. Nota: Recordar que la temperatura No es y una medida de l energia térmica Total de u
cuerpo, es solo de su energia promedio. Es por esto que dos cuerpos pueden tener la
misma temperatura pero distinta cantidad de energia interna. Ejemplo: Si se quiere
hacer hervir 10 litros de agua, se requiere 10 veces mas energia que en el caso de un
solo litro, y aunque el final las temperaturas sean las misma (temperatura de ebullición
del agua) debido a la diferencia de masas el consumo de energia es distinto.
Calor especifico: cada sustancia tiene su propio valor de calor especifico, por
lo que cada uno requerirá distintas cantidades de calor para hacer que una
misma cantidad de masa eleve su temperatura en 1ºC.
Para comprende esta definición, el significado del calor especifico, se lo puede
considerar como la “ inercia térmica”, recordando que el termino de inercia se
usa en la mecánica para denotar la resistencia que opone un objeto a los cambios
en su estado de movimiento. De igual modo, el calor especifico representa la
inercia térmica porque denota resistencia que opone una sustancia a los cambios
de temperatura:
14. CALOR ESPECIFICO
cantidad de calor que es necesario suministrarle a la unidad de masa de una
sustancia para elevar su temperatura en un 1°CEJEMPLO:
Si se calientan masas iguales de agua y
de aluminio, el aluminio se calienta
mucho mas rápido que el agua; y si se les
interrumpe el suministro de calor al
mismo tiempo, el aluminio se enfría mas
rápido que el agua. En este caso, el agua
presenta una mayor cantidad de calor
especifico que el aluminio, ya que
requiera mas calor para elevar su
temperatura y se demora mas tiempo en
asimilar los cambios de temperatura.
AGUA ALUMINIO
MECHEROS
Q=mc(T2 – T1)
Nota: En este diagrama el
tamaño de los bloques es
diferente anqué se traten de
masas iguales, debido a que
el aluminio tiene mayor
densidad que el agua (𝐻2 O=
1gm/ml, Al = 2. 7g/ml). La
proporción de los bloques en
el dibujo esta hecha a la
escala.
Formula del calor especifico: La cantidad de calor Q
que es necesario darle a una masa m de una
sustancia para elevar su temperatura de T1 a T2,
esta dada por la formula:
Donde “c” representa la
constante de calor especifico
de la sustancia. Este valor es
propio de cada material y se
mide en cal/(gºC)
15. PROPAGACION DE CALOR
CONDUCCION: Transferencia de
calor a través de un cuerpo o entre
dos cuerpos en contacto sin que se
desplacen las moléculas de los
mismos. (solo en materiales solidos).
Ejemplo, cuando se acerca una
barra de metal a una llama y el calor
se desplaza según dicho metal lo
permita.
RADIACION: Transferencia de calor y energía de un
cuerpo llamado foco y otro cuerpo distante, a través
del vacío es decir sin la presencia de algún agente
material o sustancia intermedia. Esta transferencia
se logra gracias a que la energia se transporta por
medio de ondas electromagnéticas la cuales puede
propagarse por el vacío sin ningún inconveniente.
CONVECCION: Transferencia de calor
entre dos partes de un cuerpo a causa
del desplazamiento de sus moléculas
se origine por diferencia de densidades
que hay dentro de la sustancias,
generando corrientes de convección
desde las partes mas calientes hacia las
mas frías en la masa del fluido.
(materiales líquidos y gases).
16. CONDUCTIVIDAD TERMICA
El calor se propaga según la facilidad
que los materiales permitan hacerlo.
Siendo los solidos los mejores
conductores de calor y los gaseosos
los peores conductores de calor, se
les llama aislantes térmicos.
𝑸 = 𝑲 ∙
𝑨
𝒅
La conductividad térmica de un material se halla
por medio de la Formula de Fourier
si en una barra del material se tienen
dos secciones iguales A1 y A2 (Ambas
de área A) a las temperaturas T1yT2
respectivamente y separadas entre si
por una distancia d, entonces la
cantidad de calor Q que pasa entre las
dos secciones en un tiempo dado t, se
obtiene por:
De donde “K” es la constante de
conductividad termia que es
propia del material esta constante
se mide en: cal/(𝒎 ∙ 𝒔𝒆𝒈 ∙ ℃)
17. ENTROPIA
Es la medida estado de desorden de agitación de las moléculas de un cuerpo.
Cuanto mayo sea el desorden molecular mayor es la entropía del cuerpo.
• SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA:
La entropía de un sistema aislado y cerrado no puede disminuir y
por lo tanto, solo son posibles aquellos procesos en los que la
entropía aumenta o permanece igual.
• TERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA:
La entropía de todas las sustancias en el cero absoluto, puede
considerarse que es cero.
S=Q/T
18. Dilatación de cuerpos:
Todos los cuerpos materiales, (solidos, líquidos y gaseosos)
experimentan una dilatación de su volumen cuando aumenta su
temperatura interna. Dependiendo de la sustancia cada una posee
diferente comportamiento, el cual se registra con un coeficiente de
dilatación especifico para cada material. A excepción de los gases, se
presentan tres tipos de dilatación para cuerpos solidos y líquidos:
19. 1 DILATACION LINEAL: Es el incremento de la longitud de un cuerpo
en forma De barra por su aumento interno de temperatura.
Se llama coeficiente de Dilatación lineal (K) al incremento de longitud
que experimenta la unidad de Longitud al aumentar su temperatura en 1ºC. lf=lo [1+K( ΔT)]v v
lf: longitud final, lo: longitud inicial, Tf: temperatura final
2 DILATACION SUPERFICIAL: Es el incremento del área de un cuerpo
en forma Plana por su aumento interno de temperatura.
Se llama coeficiente de dilatación Superficial (Ks) al incremento del área
que experimenta la unidad de superficie Al aumentar su temperatura en 1ºC. Af=A0 [1+2K( ΔT)]
Donde
Af: area final; Ao: area inicial , ∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑜
3 DILATACION CUBICA: Es el incremento del volumen de un cuerpo
en forma De un solido geométrico por su aumento interno de temperatura.
Se llama coeficiente de dilatación Superficial (Ke) al incremento de
volumen que experimenta la unidad de volumen
Al aumentar su temperatura en 1ºC. Vf=V0 [1+2K( ΔT)]
Vo= volumen inicial, Vf= volumen final ,∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑜 ; Kc= Dilatación cubica
VARIACION DE LA DENSIDAD: aunque cambie el volumen de
Un cuerpo por una dilatación cubica, su masa permanece constante,
Variando solo su densidad 𝐷𝑓 =Densidad Final
𝐷𝑜 =Densidad incial 3K=Kc
K=ℓf-ℓ0/ℓ0( ΔT)
Ks= Af-A0/A0( ΔT)
Kc=Vf-Vo/Vo(ΔT)
df=d0/1+3K (ΔT)
Ks=2K=incremento superficial = 2 veces
incremento lineal
20. Cambios de Estado
El estado de las sustancias es la forma en que ellas se
presentan en la naturaleza o en un momento determinado
Las moléculas de los materiales se pueden encontrar en los siguientes
estados:
Estado Solido: las moléculas están muy próximas entre s manteniéndose
relativamente rígidas, por lo que los cuerpos tienen definida tanto su forma
como su volumen.
Estado Liquido: Las Moléculas se encuentran mas separadas que en los
solidos permitiendo mayor movilidad entre ellas sin tanta rapidez. Esto hace
que el liquido carezca de forma, adaptándose a la forma del recipiente que lo
contiene, anqué se sigue manteniendo un volumen definido
Estado Gaseoso: las moléculas se encuentran totalmente dispersas e
independientes unas de las otras, sin atracciones entre ellas, por lo que
carecen de forma y volumen definidos, adaptándose siempre a la forma y el
volumen del recipiente que los contiene.
21. Existe un cuarto estado de la materia llamado PLASMA, el cual solo se produce en
condiciones extremas de presión y temperatura en el interior de las estrellas. En este
estado, la materia esta tan aprisionada que los electrones, protones y neutrones de los
átomos se salen de sus orbitas o posiciones normales para mezclarse juntos directamente
como una gran “sopa” de partículas. Este es un estado excepcional que solo es de interés
para la física atómica.
Un Cambio de estado ocurre cuando
las condiciones de temperatura y
presión que rodean la sustancia son las
apropiadas. Estos cambios reciben
nombres especiales para designar el
traspaso de un estado al otro:
• Los cambios de fusión, evaporación y sublimación se llaman
PROGRESIVOS, porque ocurren solo cuando se les suministra
calor desde el exterior a la sustancia, es decir, sube su temperatura.
• Los cambios de solidificación , condensación y sublimación
regresiva se llaman REGRESIVOS, porque ocurren solo cuando la
sustancia desprende calor hacia el exterior, es decir, baja su
temperatura.
22. LEYES DE LOS CAMBIO DE
ESTADO:
Todas las sustancias tienen un valor determinado de temperatura para fundirse y
evaporarse. Estos valores se llaman punto de Fusión y punto de Ebullición,
Respectivamente.
Durante un Cambio de estado, El cuerpo absorbe o desprende una cierta
cantidad de calor que depende de su masa.
Durante un cambio de estado, la temperatura del cuerpo permanece constante
hasta que haya cambiado por completo.
Nota: Cuando se mencionan los puntos de fusión y de ebullición de una sustancia, se entiende
Que son valores dados cuando la sustancia se encuentra a una presión externa de 1 atmosfera
(760mm;Hg). Sin embardo, estos valores no son fijos y cambian según la presión.
23. Dilatación Anormal del agua:
Normalmente, cuando disminuya la temperatura de un liquido, este se
contrae de acuerdo con la el principio de la dilatación cubica. Sin
embargo, existe una gran excepción con el agua, ya que:
El agua se contrae cuando su temperatura aumente desde 0ºC
hasta 4ºC
Luego de los 4ºC el agua se comporta de forma
normal,
Aumentando su volumen según se incremente la
temperatura, Por lo tanto: El agua liquida tiene su
mayor densidad a los 4ºC, y no a los 0ªC como era
de esperarse.
24. Leyes de la Termodinámica:
EQUIVALENTE MECÁNICO DEL
CALOR:
Es la equivalencia n energia (trabajo) de
cierta cantidad de calor.
1caloría=4.18 joules.
Cuando se realiza un trabajo sobre un
sistema cualquiera, dicho trabajo se emplea
en aumentar la energia interna del cuerpo y
por lo tanto su temperatura.
INTERCAMBIO DE ENERGíA:
Se produce de dos formas:
1. Mediante el calor que se
intercambia por diferencias de
temperatura.
2. Mediante un trabajo cuando una
fuerza realiza un desplazamiento
o deformación de un cuerpo.
La termodinámica es la
rama de la física que
estudia los procesos en los
cuales un cuerpo
intercambia energía con el
medio que lo rodea
25. El primer caso es el mencionado en la sesión de calorimetría. El segundo
caso es mas propio del estudio de la termodinámica y posee un sentido
más general de los procesos.
Ejemplo: cuando un gas se encuentra contenido en un cilindro con
émbolo, y este es calentado por una llama, el gas absorbe un cierto calor
(K) ya que la temperatura de la llama es mayor que la del gas. Debido a
esto, el gas presiona al émbolo y origina un movimiento físico que se
traduce como trabajo (W) sobre algún cuerpo externo- La energía interna
(E) del gas sufrió variaciones, a medida que ganaba energía de la llama
para luego emplearla en trabajo
26. LEY CERO DE LA TERMODINAMICA:
Si dos sistemas se encuentran en equilibrio
térmico con un tercer sistema, entonces los
dos sistemas se encuentran en equilibrio entre
si
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA:
El aumento de la energia interna (ΔE) de un
cuerpo es igual al calor absorbido(Q) mas el
trabajo realizado sobre el cuerpo por fuerzas
externas(Wext), es decir: ΔE= Q+Wext
ΔE= Ef-E0
Ef-E0= Q + Wext
REPRESENTACION ESQUEMATICA DEL
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
Q
ΔE
W
En el anterior ejemplo, al igual que en todo proceso
Semejante, se cumple el principio de la conservación de
la energía, ya que la energía de la llama se transformó
en trabajo (W)
El primer principio de la termodinámica es una
reafirmación del principio de la conservación de la
energía que incluye al calor como otra forma de
energía.
27. Dependiendo del caso, el sistema puede absorber o
desprender calor (Q) y realizar, recibir o no realizar un trabajo
(W). En estos casos, se considera la siguiente convención de
signos para la formula (∆𝑬 = 𝑸 + 𝑾𝒆𝒙𝒕):
• Cuando un cuerpo absorbe calor,, Q es
positivo. Si desprende calor, Q es negativo.
• Cuando un cuerpo produce un trabajo, W
es negativo(𝑾𝒆𝒙𝒕=−W). Si recibe trabajo
exterior, W es positivo 𝑾𝒆𝒙𝒕 = 𝑾 . Si no
produce trabajo, entonces W vale cero
𝑾𝒆𝒙𝒕 = 𝟎 .
28. Procesos termodinámicos
PROCESO CICLICO: Ocurre cuando en un sistema, el esta final de los procesos es
idéntico al estado inicial, es decir la energia interna final del cuerpo es igual a la inicial
(Ef=E0). Por lo tanto cuando un sistema describe un ciclo, el calor absorbido es igual al
trabajo realizado por el mismo: Q =W ΔE=Q
PROCESO ADIABATICO: ocurre cuando el sistema no pierde o gana calor es decir Q=0 y
toda la energia interna del cuerpo se convierte en trabajo: ΔE= -W
PROCESO ISOCORO: Ocurre cuando el sistema tiene volumen constante, es decir que
no sufre desplazamiento y por lo tanto el trabajo W=0
PROCESO ISOBARICO: Ocurre cuando el sistema permanece con presión constante:
Pf=P0
PROCESO ISOTERMICO: ocurre cuando la temperatura permanece con temperatura
constante: Tf=T0
PROCESO: conjunto de etapas de un determinado fenómeno físico.
- Según las condiciones del sistema termodinámico, se pueden presentar deferentes casos.
29. Maquinas térmicas y refrigerantes:
MAQUINA TERMICA:
Es todo sistema capaz de de absorber
calor de un cuerpo caliente para realizar
un W y ceder parte de ese calor a otro
cuerpo frio. De forma cíclica.
E=Q1-Q2/Q1
W=Q1-Q2
W= ΔQ
𝑊
𝑄1
E= E= eficiencia de rendimiento.
W=trabajo del calor absorbido
durante el ciclo.
Q1=calor del cuerpo mas caliente.
Q=calor que cede al cuerpo mas
frio.
Ejm: Motores de combustión interna,
calderas de locomotoras, turbinas de
vapor, etc. Usualmente, el propósito
de estás máquinas es transformar la
energía térmica en energía
mecánica, para usarla en provecho
de los otros usos. La eficiencia o
rendimiento de una máquina térmica
es la razón entre el trabajo mecánico
y calor absorbido desde el cuerpo
más caliente.
30. Maquina Refrigerante: Es el sistema
opuesto a una maquina térmica, ya que
absorbe calor de un cuerpo frio y se lo
entrega a un cuerpo mas caliente de forma
cíclica. Requiere de un gasto de energia
externa sobre el sistema.
Nevera
Aire Acondicionado
Congelador
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA:
El calor absorbido de un cuerpo caliente no se puede
Transformar en trabajo, sin ceder una cantidad menor
De calor a un cuerpo frio.
Este principio, se refiere a que NO se puede transformar
total e íntegramente un calor Q en un trabajo W, ya que
siempre habrá una pequeña perdida de calor que se
disipa en e sistema, Es decir
que por mas perfecta que se intente construir una
maquina (de cualquier tipo) siempre habrá una ligera
perdida de energía en la misma. Sin embargo, en la
practica, cuando dichas perdidas de energía son
insignificantes, al sistema se lo puede considerar cerrado e
ideal para los cálculos y observaciones teóricas (como los
anteriores procesos termodinámicos).
Del enunciado de este principio, se extraen y deducen
otro postulados para el estudio de los procesos.
31. Postulados, consecuencia del segundo
Principio de la termodinámica:
1. Para transformar el calor en trabajo es necesario tener dos
cuerpos a temperaturas diferentes.
2.Para transportar cierta cantidad de calor de un cuerpo frio a uno
caliente, necesita un trabajo externos. Por eso el calor pasa
espontáneamente, de los cuerpos calientes a fríos.
3.El calor tiende a distribuirse de modo que todos los cuerpos
queden a la misma temperatura, resultando que la energia calorífica
se hace cada vez menos disponible para transformarse en W, a esto
se le llama Degradación de la Energia.
Del segundo principio de
la termodinámica, se
deriva un concepto cuyo
significado es de los mas
importantes de toda la
ciencia.
32. La entropía determina la dirección en que ocurren todos los procesos en la
naturaleza, siempre teniendo al desorden de forma general. De ahí, que
sea importante su estudio para toda la ciencia.
Ejemplo: el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los
frios, debido a que ese es el camino que incremente la entropía del
sistema en forma natural.
Se concluye además que: la esencia de ser de todas las cosas en
nuestro universo es tender siempre al caos y desorden (destrucción).
Sin embargo, mientras se desarolla este proceso, transcurre cierto
tiempo en el que se puede aprovechar las circunstancias para obtener
algún beneficio nuestro, o para el surgimiento de nuevos eventos y
procesos espontáneos en la naturaleza.
NOTA: Existe un tercer y último principio de la termodinámica, cuyo
estudio es más avanzado y complejo. Su enunciado es:
«La entropía de todas las sustancias en el cero absoluto, puede
considerarse que es cero».
33. Teoría cinética de los
gases:
-Los gases se constituyen por moléculas que están muy
separadas unas de otras, y tan diminutas que su volumen real son
despreciable en comparación con el volumen real del gas.
-Las fuerzas de atracción de un gas son depreciables y se las
considera nulas.
-Las moléculas de un gas se mantienen en movimiento continuo, en
forma rectilínea, rápida y chocando entre si y con las paredes del
recipiente que las contiene
-En un momento determinado las diferentes moléculas de un gas
pueden tener distintas velocidades por lo tanto diferentes valores
de energia cinética. Sin embargo, el valor promedio de la energia
de las moléculas es directamente proporcional a la temperatura
absoluta de l gas en la escala (Kelvin)
El choque simultaneo de las
millones de moléculas de una
gas con las paredes que lo
contienen, genera una fuerza
generada por unidad de área,
es una Presión que el gas
ejerce sobre dicha superficie.
Presión
Moléculas de
un gas en
movimiento
34. LEYES DE LOS GASES: Son los principios que relacionan los comportamientos y
cambios en las condiciones a las que se somete un gas(temperatura, presión, volumen,
moles, densidad y velocidad de difusión).
LEY DE BOYLE: El volumen de un gas es
inversamente proporcional a su presión
cuando su temperatura es constante
𝑽 ∝ 𝟏
𝑷
(T=kte)∴ 𝑽 𝟏 × 𝑻 𝟏 = 𝑽 𝟐 × 𝑻 𝟐
LEY DE CHARLES: El volumen de un gas es
directamente proporcional a su temperatura
absoluta cuando su presión permanece constante
𝑽 ∝ 𝑻 𝑽 = 𝒌𝒕𝒆 ∴ 𝑽 𝟏 × 𝑻 𝟐 = 𝑽 𝟐 × 𝑻 𝟏
LEY DE GAY-LUSSAC: La presión de un
gas es directamente proporcional a su
temperatura absoluta cuando su volumen
permanece constante
𝑷 ∝ 𝑻 𝑽 = 𝒌𝒕𝒆 ∴ 𝑷 𝟏 × 𝑻 𝟐 = 𝑷 𝟐 × 𝑻 𝟏
ECUACION GENERAL DE LOS GASES: El
volumen de un gas es inversamente
proporcional a la presión y directamente
proporcional a la temperatura absoluta
𝑽𝟏×𝑷𝟏
𝑻𝟏
=
𝑽𝟐×𝑷𝟐
𝑻𝟐
LEY DE DALTON: La presión total de un sistema es igual a las
sumas de las presiones parciales
𝑷 𝑻 = 𝑷 𝟏 + 𝑷 𝟐 + 𝑷 𝟑 … + 𝑷 𝟎
35. PRINCIPIO DE AVOGADRO: En condiciones
normales de temperatura y presión, volúmenes
iguales de cualquier gas contiene el mismo
numero de moléculas.
Las condiciones normales de un gas son
presión=1 atmosfera y temperatura=0°C, en
estas condiciones cualquier mol de una
sustancia ocupa un volumen de 22,4 litros.
ECUACION DE ESTADO: El volumen de
un gas es inversamente proporcional a
la presión y directamente proporcional
a la temperatura absoluta y la cantidad
de moles que tiene
𝑷 × 𝑻 = 𝒏 × 𝑹 × 𝑻 ∴ 𝑹 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟐 ×
|. 𝒂𝒕𝒎
𝒎𝒐𝒍. 𝑲
RELACION ENTRE DENSIDAD Y PESO
MOLECULAR: La densidad de un gas es
directamente proporcional a su peso molecular
𝒏 =
𝑾
𝑴
∴ 𝒅 =
𝑷 × 𝑴
𝑹 × 𝑻
𝒅 ∝ 𝑴 ∴ 𝒅 𝟏 × 𝑴 𝟐 = 𝒅 𝟐 × 𝑴 𝟏
n= numero de moléculas; W=masa del gas;
M=peso molecular; d=densidad del gas
LEY DE GRAHAM: Las velocidades de
difusión de los gases son inversamente
proporcionales a la raíz cuadrada de sus
densidad
𝑽 ∝
𝟏
√𝒅
∴
𝑽 𝟏
𝑽 𝟐
= √
𝒅 𝟐
𝒅 𝟏
36. TRANSFORMACION TERMODINAMICA DE LOS GASES: Las leyes de los gases
son los mejores ejemplos de las transformaciones cíclica, adiabática, isobática, isotérmica
e isocora. Por medio de una grafica de presión Vs temperatura se pueden representar
estos procesos y sus características determinadas.
PROCESOS CICLICO PROCESO ADIABATICO PROCESO ISOBARICO PROCESO ISOCORO
OBSERVACION: En un proceso cíclico o adiabático, el trabajo efectuado en la expansión desde el estado
inicial hasta el estado final es igual al área bajo la curva en un diagrama de presión Vs temperatura sin la
grafica cerrada el área acerrada por el trazo de la grafica equivale al trabajo gastado en ese proceso
Ley de boyle
Ley de charles
Ley de gay- Lussac