Termodinámica.

Termodinámica

Ley cero, temperatura y calor

LEY CERO, TEMPERATURA Y CALOR

Un avance importante para la ciencia y la tecnología en el siglo XVIII lo constituye el hecho de poder cuantificar que tan caliente o que tan frío se encuentra un cuerpo mediante la utilización de instrumentos conocidos como termómetros, gracias al trabajo de científicos como el astrónomo sueco Anders Celsius o el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit. Todos tenemos la experiencia sensorial de calor o de frío, también sabemos que si dejamos un tinto bien caliente servido en la mesa, éste terminará por enfriarse o si mezclamos agua fría con agua caliente se produce transferencia de calor hasta alcanzar el equilibrio térmico correspondiente al estado de agua tibia, pero no todos saben que es la temperatura, tratar de construir una definición de temperatura no es tarea fácil sin caer en imprecisiones propias de una apreciación sujetiva. Para salvar esta dificultad, la definición de temperatura se establece a partir de la ley cero de la termodinámica, formulada en 1931, muchos años después de formuladas la primera y segunda leyes. LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA Y TEMPERATURA La experiencia cotidiana muestra que si se juntan dos sistemas a diferente temperatura, aislados de otros, después de algún tiempo los dos alcanzarán el estado de equilibrio térmico. La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, los dos se encontrarán en equilibrio térmico entre sí. Este enunciado tan simple y obvio es uno de los pilares fundamentales de la termodinámica ya que permite establecer una definición para la temperatura. Así entonces, la propiedad común a todos los sistemas que se encuentren en equilibrio térmico es la temperatura.

Figura 2-1 Equilibrio térmico En la figura 2-1 se representan tres sistemas A, B y C. las paredes AB y BC son diatérmicas, mientras que la pared AC es adiabática. Si tanto A y como C se encuentran en equilibrio térmico con B, entonces, A y C deben encontrarse en

I. Q. Álvaro Enrique Cisneros Revelo

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equilibrio térmico entre sí y por lo tanto deben tener la misma temperatura. Es decir, Ta = Tb = Tc. Recuerde que el único requerimiento para que exista el equilibrio térmico entre diferentes sistemas es la igualdad de sus temperaturas. PROPIEDADES TERMOMÉTRICAS Y TERMÓMETROS Para medir la temperatura de un sistema es necesario en primer lugar disponer de una propiedad termométrica, definida como característica observable de un sistema que varía con la temperatura y que es susceptible de medida. Por ejemplo la longitud de una columna de mercurio, la presión de un gas a volumen constante, el volumen de un gas a presión constante, la conductividad o la resistencia eléctrica, las cuales varían en forma proporcional al cambio de temperatura. Con base en cualquiera de ellas se pueden diseñar y construir diferentes termómetros. El termómetro más conocido es el de mercurio formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme unido por un extremo a una ampolla llena de mercurio y sellado por el otro para mantener vacío parcial al interior de él. Al aumentar la temperatura el mercurio se dilata y asciende por el capilar, la altura alcanzada es proporcional a la temperatura. La lectura del valor correspondiente se realiza sobre una escala apropiada colocada junto al capilar.

Un termómetro es un sistema con una propiedad fácilmente mensurable que es función de la temperatura.

Hay otros termómetros que en los últimos años han adquirido importancia y se utilizan con gran frecuencia son los termómetros digitales, constituidos por un elemento sensor que se construye con materiales que cambian de conductividad o resistencia eléctrica al variar la temperatura y un dispositivo

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