Termodinámica.

Termodinámica.

La termodinámica se encarga de estudiar las relaciones entre la energía y el calor que tienen lugar en los sistemas y relaciones entre las propiedades de equilibrio, sus leyes son aplicables a todos los fenómenos naturales. Se cumplen rigurosamente ya que están basadas en la conducta de los sistemas macroscópicos. Es importante notar que el tiempo no es una variable termodinámica, es decir, la termodinámica no considera el tiempo de transferencia. Su interés se centra en los estados iniciales y finales de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con la que se produce un cambio.

Las unidades de CGS de la energía eléctrica mecánica o térmica son el ergio, el joule y la caloría. La relación entre la unidad mecánica de trabajo y la térmica se conoce como equivalente mecánico del calor. Las primeras determinaciones de equivalente de Joule permitieron establecer la primera ley de la termodinámica.

El objeto de estudio de la termodinámica está constituido por lo que se denomina “sistemas térmicos” de los que se dan a veces definiciones que no resultan convincentes del todo.

Leyes de la termodinámica:

Primera ley de la termodinámica:

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

Segunda ley de la termodinámica: Expresiones de Clausius y kelvin:

Clausius: No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada.

Kelvin: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito, con la realización de una cantidad igual de trabajo.

Tercera ley de la Termodinámica: Trabajo de Walther Nernst:

Walther Nernst: afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.

Sistema.

Se define como cualquier porción del universo aislado en un recipiente inerte, puede ser real o imaginario, con el fin de estudiar el efecto de las diversas variables sobre él. A su vez la porción del universo excluida del sistema se denomina contorno. El contenido de un sistema puede variar ampliamente.

Tipos de sistemas:

Abierto: existe un intercambio de energía y materia.

Cerrado: no intercambia materia con sus alrededores pero sí energía.

Aislado: se da cuando no existe el intercambio ni de masa y energía con los alrededores

Las propiedades de un sistema se dividen en dos clases: intensiva y extensiva. Las extensivas dependen de la cantidad de sustancia del sistema, por ejemplo, la masa total volumen. En cambio las intensivas son aquellas cuyo valor es independiente de la cantidad total siendo función de la concentración total de la sustancia así tenemos la densidad, masa o energía molar.

Trabajo

En sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser mecánica, eléctrica, magnética, química, etc. por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico

De acuerdo a Beattie trabajo se define como cualquier cantidad que fluye a través del límite de un sistema durante un cambio de estado y que se puede utilizar para elevar un cuerpo en el medio externo.

Energía

La energía es una de las manifestaciones más fundamentales de la naturaleza, que acompaña todos los cambios y transformaciones. La forma más en la que esta aparece es él y hacia la cual tienden los demás, es el calor. Junto a este se produce la energía mecánica, eléctrica, química, radiante inherente

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