Termodinámica

Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.

Es importante subrayar que existe una serie de conceptos básicos que es fundamental conocer previamente a entender cómo es el proceso de la termodinámica. En este sentido uno de ellos es el que se da en llamar estado de equilibrio que puede definirse como aquel proceso dinámico que tiene lugar en un sistema cuando tanto lo que es el volumen como la temperatura y la presión no cambian.

De la misma forma está lo que se conoce por el nombre de energía interna del sistema. Esta se entiende como la suma de lo que son las energías de todas y cada una de las partículas que conforman aquel. En este caso, es importante subrayar que dichas energías sólo dependen de lo que es la temperatura.

El tercer concepto que es fundamental que conozcamos antes de conocer cómo es el proceso de la termodinámica es el de ecuación de estado. Una terminología con la que viene a expresarse la relación que existe entre lo que es la presión, la temperatura y el volumen.

La base de la termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos.

1.- Ley Cero de la Termodinámica.

La ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio térmico fue enunciada en un principio por Maxwell y llevada a ley por Fowler y dice:

“Dos sistemas en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí”.

El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. La aplicación de la ley cero constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varíe con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica. En el termómetro de vidrio esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura.

TEMPERATURA:

La temperatura es una medida utilizada por la física y la química, que expresa el nivel de agitación que poseen los átomos de un cuerpo. De manera coloquial relacionamos la temperatura con la sensación subjetiva del "calor", pero esto no es del todo cierto. La temperatura, entonces está relacionada con la energía interna (técnicamente la suma de la energía asociada al movimiento de las partículas, lo que conocemos cono energía cinética interna, más la energía potencial interna) de un cuerpo; o sea a mayor temperatura mayor será la energía interna. La termodinámica es una rama de la física que estudia la temperatura, además de la presión y el volumen de los sistemas

Destacan entre los conceptos asociados a la temperatura lo que se conoce como el equilibrio térmico, que se da cuando dos cuerpos en contacto térmico tienen la misma temperatura, o sea cuando no hay flujo de calor (energía) entre ellos. Por el contrario, al estar en contacto dos cuerpos a diferente temperatura, tendremos un flujo de calor o energía desde el cuerpo de mayor temperatura hasta que ambos cuerpos lleguen al equilibrio térmico.

EQUILIBRIO TÉRMICO.

Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a su equilibrio térmico.

La cantidad de calor (Q) que gana o pierde un cuerpo de masa (m) se encuentra con la fórmula:

Donde:

• Q es la cantidad de calor (que se gana o se pierde), expresada en calorías.

• m es la masa del cuerpo en estudio. Se expresa en gramos

• Ce es el calor específico del cuerpo. Su valor se encuentra en tablas conocidas.

• Se expresa en cal / gr º C

• ΔT es la variación de temperatura = Tf − T0.

SISTEMA TERMODINÁMICO.

Es cualquier sistema macroscópico definido por dos aspectos:

1.- Los componentes del sistema: es decir, si tiene líquidos, si tiene sólidos o si tiene gases (y si son diferentes sustancias sus cantidades).

2.- Los vínculos del sistema y las condiciones en la cual están. ¿Qué son los vínculos?: el recipiente que lo contiene, si hay un campo eléctrico aplicado a ese sistema, por ejemplo, y con respecto a las condiciones, por ejemplo, habrá que definir las condiciones del recipiente como ser saber si es adiabático, si permite o no la transmisión del calor.

2.- Concepto de Energía Interna.

Todas las moléculas de un sistema físico se encuentran en continuo movimiento; en el caso de los sólidos se trata de una vibración en torno a una posición de equilibrio y en el de los gases es un movimiento aleatorio.

Este movimiento de las partículas tiene asociada una energía cinética, que debe clasificarse en dos tipos diferentes: la correspondiente al movimiento del sistema en su conjunto y la que corresponde al movimiento de unas partículas con respecto a otras.

A este movimiento se le llama Energía Interna o Térmica.

La Temperatura es una magnitud relacionada con la energía cinética media que tienen las partículas de un cuerpo. La unidad de temperatura en el SI es el Kelvin (K).

Cuando decimos que un sólido o un líquido está más caliente que otro, realmente estamos diciendo que las partículas que forman uno de ellos se están moviendo más deprisa que el otro.

La

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