es la rama de la física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo y viceversa

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Primer Principio de la Termodinámica. Introducción

Conceptos básicos Cuestionarios Problemas resueltos

Magnitudes y unidades

Cinemática

Dinámica de una partícula

Dinámica de sistemas

Sólido rígido

Movimiento ondulatorio

Electrostática Magnetismo

Termodinámica Primer Principio

Termodinámica Segundo Principio

¿Qué es la Termodinámica?

La Termodinámica es la rama de la Física que estudia a nivel macroscópico 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.

La Termodinámica clásica (que es la que se tratará en estas páginas) se desarrolló antes de que la estructura atómica fuera descubierta (a finales del siglo XIX), por lo que los resultados que arroja y los principios que trata son independientes de la estructura atómica y molecular de la materia.

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. Estos conceptos están resumidos en el siguiente cuadro:

Si pinchas en alguno de los textos, irás a la página donde se desarrollan los conceptos correspondientes.

Página realizada por Teresa Martín Blas y Ana Serrano Fernández - Universidad Politécnica de Madrid (UPM) - España.

fuente : www2.montes.upm.es

Termodinámica

Termodinámica

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Transferencia de calor por convección.

Máquina térmica típica donde se puede observar la entrada desde una fuente de calor (caldera) a la izquierda y la salida a un disipador de calor (condensador) a la derecha. El trabajo se extrae en este caso mediante una serie de pistones.

Versión en color anotada de la máquina de calor Carnot original de 1824 que muestra el cuerpo caliente (caldera), el cuerpo de trabajo (sistema, vapor) y el cuerpo frío (agua), las letras etiquetadas de acuerdo con los puntos de parada en el ciclo de Carnot

La termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio termodinámico a nivel macroscópico. El de la Real Academia Española, por su parte, define la termodinámica como la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía.1​ Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental.2​ Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de tales como la Energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema,3​ o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también se pueden tratar por medio de la termodinámica.4​

La termodinámica trata los procesos de transferencia de calor, que es una de las formas de energía y cómo se puede realizar un trabajo con ella. En esta área se describe cómo la materia en cualquiera de sus fases (sólido, líquido, gaseoso) va transformándose. Desde un punto de vista macroscópico de la materia, se estudia cómo esta reacciona a cambios en su volumen, presión y temperatura, entre otras magnitudes. La termodinámica se basa en cuatro principios fundamentales: el equilibrio termodinámico (o principio cero), el principio de conservación de la energía (primer principio), el aumento temporal de la entropía (segundo principio) y la imposibilidad del cero absoluto (tercer principio).5​

Una consecuencia de la termodinámica es lo que hoy se conoce como física estadística. Esta rama estudia, al igual que la termodinámica, los procesos de transferencia de calor, pero, al contrario a la anterior, desde un punto de vista molecular. La materia, como se conoce, está compuesta por moléculas, y el conocer el comportamiento de una sola de sus moléculas nos lleva a medidas erróneas. Por eso se debe tratar como un conjunto de elementos o y se utiliza el lenguaje estadístico y consideraciones mecánicas para describir comportamientos macroscópicos de este conjunto molecular microscópico.6​

La termodinámica ofrece un aparato formal aplicable únicamente a estados de equilibrio,7​ definidos como aquel estado hacia «el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas».3​Tales estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinámica —todas las leyes y variables termodinámicas— se definen de tal modo que se podría decir que un sistema está en equilibrio si sus propiedades se pueden describir consistentemente empleando la teoría termodinámica.3​Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que esté sometido. Por medio de los cambios producidos en estas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansión del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc.), el sistema tenderá a evolucionar de un estado de equilibrio a otro;8​ comparando ambos estados de equilibrio, la termodinámica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.

Como ciencia fenomenológica, la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de sus magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico (macroestado).9​ El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son los que postulan que la energía se puede intercambiar entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que solo se puede hacer de una determinada manera. También se introduce una magnitud llamada entropía,10​ que se define como aquella función extensiva de la energía interna, el volumen y la composición molar que toma valores máximos en equilibrio: el principio de maximización de la entropía define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro.11​ Es la física estadística, íntimamente relacionada con la termodinámica, la que ofrece una interpretación física de ambas magnitudes: la energía interna se identifica con la suma de las energías individuales de los átomos y moléculas del sistema, y la entropía mide el grado de orden y el estado dinámico de los sistemas, y tiene una conexión muy fuerte con la teoría de información.12​ En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

fuente : es.wikipedia.org

Resumen

Proyecto E-learning sobre Temas de Fisica

Temas de Fisica

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PROCESOS TERMODINÁMICOS

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ENERGÍA, TRABAJO Y POTENCIA

TRABAJO ENERGÍA CINÉTICA

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Resumen

El comportamiento de gases ante estas variables permite elegir los combustibles mas idóneos para mejorar el funcionamiento de diversas maquinas térmicas,como el refrigerador.

Las sustancias en estado gaseoso se rigen por la primera y segunda ley de la termodinámica y junto con las leyes generales de los gases, hacen eficientes las maquinas térmicas que han contribuido en gran medida al desarrollo industrial.

La termodinámica (movimiento del calor) es la rama de la física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo mecánico y viceversa. Su base principal es la consevacion de la energía.

Esta ciencia se desarrollo a principios del siglo XIX.

Un sistema termodinámico es una parte del universo que separa con la finalidad de poderla estudiar.

Para ello se aísla de los alrededores a través de los limites o fronteras, de tal manera que todo lo que se encuentra fuera de lo delimitado se denomina alrededores.

La frontera es el limite que separa al sistema de los alrededores. Generalmente son paredes que pueden ser diatermicas o adiabaticas.

Una pared diatérmica es una buena conductora de calor. Permite el intercambio de calor entre el sistema y sus alrededores y viceversa. Por ejemplo, un sistema donde se calienta agua en un matraz utilizando un mechero de bonsen, con el tiempo hervirá debido al que el sistema (agua) interacciona térmicamente con los alrededores (flama y medio) y el vidrio actúa como pared diatermica.

Una pared adiabatica se caracteriza por no permitir la interacción térmica del sistema con los alrededores.

Generalmente se construyen de materiales malos conductores del calor como porcelana o asbesto.

El equilibrio termodinámico se alcanza cuando después de cierto tiempo de poner en contacto un sistema a baja temperatura con otro sistema a mayor temperatura se igualan, por lo que ya no hay intercambio de calor.

En este punto las propiedades como presión, densidad, temperatura, ya no varían.

La energía interna (Ei) es la energía contenida en el interior de las sustancias. Se define como la suma de energía cinética y potencial de las moléculas individuales que la forman.

Generalmente se cumple que cuanto mayor sea la temperatura de un sistema también lo sera su energía interna.

El equivalente mecánico del calor fue establecido por James Prescott Joule (1818-1889). Demostró que cierta variación de temperatura indica un cambio de energía interna y aparece que se pierde determinada cantidad de energía mecánica.

La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual a la energía que transfieren o reciben los alrededores en forma de calor y de trabajo, de forma tal que se cumple la energía no crea ni se destruye si no que solamente se transforma.

el trabajo es negativo cuando los alrededores realizan trabajo sobre el sistema.

Un gas experimenta un proceso termodinámico cuando varia su presión, volumen o temperatura. Los procesos termodinámicos se clasifican en: isotérmicos, isobáricos, isobáricos y adiabáticos.

La segunda ley de la termodinámica tiene que ver con las restricciones de convertir la energía interna en trabajo mecánico y la dirección en la que de manera espontanea el calor fluye.

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