Trabajo 1

TERMODINÁMICA Y ENERGÍA CINÉTICA

DIEGO ALEJANDRO MOLINA VÁSQUEZ

1103

COLEGIO TÉCNICO PALERMO

FÍSICA

BOGOTÁ D.C

2013

TERMODINÁMICA Y ENERGÍA CINÉTICA

DIEGO ALEJANDRO MOLINA VÁSQUEZ

1103

Profesor:

LARMAN MODESTO VEGA

COLEGIO TÉCNICO PALERMO

FÍSICA

BOGOTÁ D.C

2013

CONTENIDO

1. Introducción………………………………………………………4

2. Termodinámica…………………………………………………..5

2.1. Sistema termodinámico…………………………………5

2.1.1. Sistema aislado……………………………………...5

2.1.2. Sistema cerrado……………………………………..6

2.1.3. Sistema abierto……………………………………...6

2.1.4. Equilibrio termodinámico………………………..6 - 7

2.2. Proceso termodinámico…………………………………7

2.3. Leyes de la termodinámica……………………………..8

2.3.1. Principio cero de la termodinámica………………..8

2.3.2. Primera ley de la termodinámica…………………..8

2.3.3. Segunda ley de la termodinámica…………………9

2.3.4. Tercera ley de la termodinámica……………..9 - 10

3. Temperatura…………………………………………………….10

3.1. Medición de la temperatura……………………..10 - 11

3.1.1. Escala de Celsius……………………...……..11 - 12

3.1.2. Escala Fahrenheit………………………………….12

3.1.3. Escala Kelvin……………………………...…..12 - 13

4. Equilibrio térmico……………………………………………….13

5. Dilatación………………………………………………………..13

5.1. Dilatación térmica………………………….……………13

5.1.1. Dilatación lineal……………………….…………….14

5.1.2. Dilatación superficial……………….………………14

5.1.3. Dilatación volumétrica……………………………..14

6. Calor……………………………………………………………..15

6.1. Unidades de calor……………………………………...15

6.2. Calor específico…………………………………...15 - 16

6.3. Capacidad calórica……………………………………..16

7. Anexos………………………………………………………17 - 18

8. Bibliografía………………………………………………….19 - 20

9. Conclusión………………………………………………………..21

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se darán a conocer los principios básicos de la termodinámica tales como: temperatura, equilibrio térmico, medición de la temperatura, dilataciones térmicas , calor y calor específico y unidades calóricas . A continuación se encontrarán las definiciones y conceptos de cada una de las lecciones mencionadas anteriormente, espero y disfrute del contenido.

2. Termodinámica.

La Termodinámica es la rama de la Física que estudia a nivel macroscópico (a gran escala) las transformaciones de la energía, y cómo esta energía puede convertirse en trabajo (movimiento). Históricamente, la Termodinámica nació en el siglo XIX de la necesidad de mejorar el rendimiento de las primeras máquinas térmicas fabricadas por el hombre durante la Revolución Industrial.

El punto de partida de la mayor parte de consideraciones termodinámicas son las llamadas leyes o principios de la Termodinámica. En términos sencillos, estas leyes definen cómo tienen lugar las transformaciones de energía. Con el tiempo, han llegado a ser de las leyes más importantes de la ciencia.

Antes de entrar en el estudio de los principios de la termodinámica, es necesario introducir algunas nociones preliminares, como qué es un sistema termodinámico, cómo se describe, qué tipo de transformaciones puede experimentar, etc.

2.1. Sistema Termodinámico

Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio.

Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, o de una manera ideal, cuando se trata de abordar un estudio teórico. (Anexo 1)

2.1.1. Sistema aislado

Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno, es decir se encuentra en equilibrio termodinámico. Un ejemplo de este clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas como para considerar que los intercambios de energía calorífica sean despreciables, ya que por hipótesis no puede intercambiar energía en forma de trabajo.

2.1.2. Sistema cerrado

Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.

2.1.3. Sistema abierto

En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto de combustible al repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.

2.1.4. Equilibrio termodinámico

Equilibrio termodinámico es cuando todas las propiedades macroscópicas se mantienen sin cambio al pasar el tiempo.

El equilibrio termodinámico se puede presentar en dos ocasiones

1. Cuando un sistema se encuentra aislado se encuentra en equilibrio si sus propiedades macroscópicas permanecen constantes al pasar el tiempo.

2. Cuando es un sistema no aislado se puede decir que está en equilibrio si se cumplen las dos condiciones siguientes:

a. Las propiedades macroscópicas del sistema permanecen constantes a lo largo del tiempo.

b. Cuando se suprime el contacto entre el sistema y sus alrededores no hay cambio alguno en las propiedades del sistema.

Para que exista un equilibrio termodinámico el sistema debe tener:

a. Equilibrio mecánico: Es cuando las fuerzas del interior y las fuerzas que actúan sobre el sistema están equilibradas.

b. Equilibrio de masa: es cuando no existen reacciones químicas globales en el sistema, además no debe haber transferencia de materia desde una parte del sistema a otra ; las concentraciones de las especies químicas en distintas zonas del sistema son constantes con el tiempo.

c. Equilibrio térmico: Es mantener constante la temperatura entre el sistema y sus alrededores.

2.2. Proceso termodinámico.

Se denomina proceso termodinámico a la evolución de determinadas magnitudes (o propiedades) propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema termodinámico. Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre sí.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema

2.3. Leyes de la termodinámica

2.3.1. Principio cero de la termodinámica

El principio cero de la termodinámica es una ley para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. Fue formulado por primera vez por Ralph H. Fowler. Constituye una gran importancia experimental, pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema, pero no lo es tanto para la propia estructura de la teoría termodinámica.

Este principio o ley cero, establece que existe una determinada propiedad denominada temperatura empírica θ (La temperatura empírica, es aquella propiedad cuyo valor es el mismo para todos los sistemas que están en equilibrio térmico entre sí.), que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.

En palabras llanas: Si pones en contacto un objeto

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