SECUENCIA 4.- TERMODINÁMICA

TERMODINÁMICA

 DEFINICIONES. 

La termodinámica (del griego  termo, que significa "calor" y  dinámico, que significa "fuerza") es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.
  1. Sistema: cualquier grupo de átomos, moléculas, partículas u objetos en estudio termodinámico. Por ejemplo el agua dentro de un envase, el cuerpo de un ser vivo o la atmósfera. Un esquema se muestra en la figura 13.1.
  2. Ambiente: todo lo que no pertenece al sistema, es lo que rodea al sistema, sus alrededores. Por ejemplo el exterior al envase donde está el agua, o el espacio que rodea a la atmósfera (puede ser todo el Universo). Entre el sistema y el ambiente puede haber intercambio de calor y de energía y se puede realizar trabajo (figura 13.1). 
  3. Sistema cerrado: sistema en el cual no entra ni sale masa, pero que puede intercambiar calor y energía con el ambiente. 
  4. Sistema abierto: sistema que puede tener variación de masa, como por ejemplo intercambio de gases o líquidos, o de alimentos en los seres vivos. 
  5. Sistema cerrado aislado: sistema en el cual no se produce ningún intercambio de calor o energía con el ambiente a través de sus fronteras. 



Leyes de la Termodinámica 


Ley Cero (o principio cero) de la Termodinámica 

  • Si dos sistemas están por separado en equilibrio con un tercero, entonces también deben estar en equilibrio entre ellos. 
  • Si tres o mas sistemas están en contacto térmico y todos juntos en equilibrio, entonces cualquier par está en equilibrio por separado. El concepto de temperatura se basa en este principio cero.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Esta ley se expresa como:
 Eint = Q - W



Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W).


Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA


La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:

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

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Al respecto, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura.
La segunda ley de la termodinámica da, además, una definición precisa de una propiedad llamada entropía (fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo.


 TRANSFORMACIONES TERMODINÁMICAS

http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/heat_metal.html
PROCESOS TERMODINÁMICOS

https://prezi.com/4dixbcqcfrco/procesos-termodinamicos/

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PROCESO ISOTÉRMICO

 Simulación física de una expansión isoterma de un gas ideal. Representación en un diagrama p-V

 http://www.educaplus.org/play-171-Transformaci%C3%B3n-isoterma.html


Temperatura constante  
             DT = 0 
                  DEint = 0                 Q = W

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PROCESO ISÓCORICO
Simulación física de una transformación isócora de un gas ideal. Representación en un diagrama p-V.

Volumen constante  
             DV = 0 

                  w = 0                DEint = Q

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PROCESO ISOBÁRICO

 Simulación física de una expansión isóbara de un gas ideal. Representación en un diagrama p-V.

Presión constante  
         DP = 0 

               W= P(VF – Vi)                DEint = Q - W


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PROCESO ADIABÁTICO

Simulación física de una expansión adiabática de un gas ideal. Representación en un diagrama p-V.


No hay intercambio de calor  
               Q = 0 

                                 DEint = - W

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MÁQUINAS TÉRMICAS






Eficiencia de trabajo

   x 100




http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones_files/otto.swf

https://prezi.com/zfa5lpatgzsb/maquinas-termicas-y-segunda-ley-de-termodinamica/




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