TermodinámicaYorgina Acuña

Dayana DomínguezYolibeth MartínezLaura Ávila

Termodinámica.

Es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema , o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico.

Procesos térmicos Proceso termodinámico es la evolución de determinadas magnitudes propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema físico. 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.

Ley CeroEste principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado. Tiene tremenda importancia experimental «pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema» pero no resulta tan importante en el marco teórico de la termodinámica.

Primera ley También conocida

como principio de conservación de la energía para la

termodinámica en realidad el primer principio dice más que

una ley de conservación, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o

bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del

sistema cambiará.

Segunda leyEsta ley arrebata la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas.

TemperaturaLa temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es frío, se considera que tiene una temperatura menor. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius (antes llamada centígrada); y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit.

Dilatación térmicaLa dilatación térmica corresponde al efecto en el cual, las sustancias se "agrandan" al aumentar la temperatura. En objetos sólidos, la dilatación térmica produce un cambio en las dimensiones lineales de un cuerpo, mientras que en el caso de líquidos y gases, que no tienen forma permanente, la dilatación térmica se manifiesta en un cambio en su volumen.

Esta Dilatación Térmica se presenta en 3 diferentes casos Los Cuales Son:

Dilatación Lineal

Dilatación Superficial

Dilatación Volumétrica

Dilatación lineal

Consideremos primero la dilatación térmica de un objeto sólido, cuyas dimensiones lineales se pueden representar por l0, y que se dilata en una cantidad ΔL. Experimentalmente se ha encontrado que para casi todas las sustancias y dentro de los límites de variación normales de la temperatura, la dilatación lineal ΔL es directamente proporcional al tamaño inicial l0 y al cambio en la temperatura Δt, es decir:

Y: 3α

Coeficientes De dilatación Lineal.

Sustancia α (°C -1)

Acero 11 x 10-6

Aluminio 24 x 10-6

Cobre 17 x 10-6

Hierro 12 x 10-6

Vidrio 9 x 10-6

Dilatación superficial

Es el mismo concepto que el de dilatación lineal salvo que se aplica a cuerpos a los que es aceptable y preferible considerarlos como regiones planas; por ejemplo, una plancha metálica. Al serle transmitida cierta cantidad de calor la superficie del objeto sufrirá un incremento de área: ΔA.

β: 2α

Dilatación volumétrica

La dilatación volumétrica de un líquido o un gas se observa como un cambio de volumen ΔV en una cantidad de sustancia de volumen V0, relacionado con un cambio de temperatura Δt. En este caso, la variación de volumen ΔV es directamente proporcional al volumen inicial V0 y al cambio de temperatura Δt, para la mayor parte de las sustancias y dentro de los límites de variación normalmente accesibles de la temperatura.

ΔV:y. V0 . Δt

Coeficientes De dilatación Cubica

Sustancia ϒ (°C-1)

Amoniaco 2450 x 10-6

Alcohol 1100 x 10-6

Agua 200 x 10-6

Glicerina 500 x 10-6

Mercurio 180 x 10-6

Aplicabilidad De la Dilatación Térmica: Tenemos varios ejemplos de la vida cotidiana de las posibles utilidades de la dilatación térmica:

Los rieles de los trenes: tenemos entendido que al construir las vías de los ferrocarriles separan los rieles de metal ya que estos al verse afectados por las altas temperaturas tienden a expandirse y entonces por esa razón los hacen separados para que cuando estos dilaten estos se expandan muy poco y no provoquen accidentes.

Las carreteras: Los contratistas al concretos le dejan ciertos espacios a la carretera en la cual le echan brea la cual contrarresta los efectos de las temperaturas y que el concreto pueda expandirse poco y la carretera no puedan hacerse grietas.

Las construcciones: Sabemos que para construir una casa se necesita dos elementos básicos cemento y ladrillos; pero las altas temperaturas afectan las casas por la dilatación si los ladrillos no tuvieran espacios se destruiría la casa por lo tanto dejan espacios entre ladrillo y ladrillo para cuando ocurra la dilatación solo se expanda muy poco

El calorEl calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.

Calor especifico

El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de un gramo de materia. El concepto de capacidad calorífica es análogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de la misma).

El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura:

Ce = Q/m Δt

Calor especifico de algunas sustancias

Sustancia Cal/g.c J/kg.K

Agua 1 4186

Aire 0.24 1003

Alcohol E 0.6 2511

Cobre 0.09 376

Hielo 0.53 2215

Mercurio 0.03 126

Capacidad calórica

Capacidad Calórica: La capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Se denota por C, se acostumbra a medir en J/K De igual forma se puede definir la capacidad calórica molar como: Cn = nc

Calor latente

El calor de cambio de estado es la energía requerida por una sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso. Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura; por tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

L: Q/m

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