TERMODINÁMICA TRABAJO

TERMODINÁMICA

INTRODUCCIÓN

La termodinámica simplemente es la ciencia y una herramienta de gran importancia en la ingeniería y en otros campos de estudio, ya que se encarga de describir los procesos que implican cambios en temperatura, la transformación de la energía, y las relaciones entre el calor y el trabajo. La termodinámica es una ciencia que se apoya de otras ciencias como la matematica y trata de describir todos los procesos que ocurren en la naturaleza. En otras palabras es la rama de la física que estudia la energía, sus transformación entre sus distintas formas de energía, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo, que se fundamenta con las cuatro leyes de la termodinámica.  Si bien la termodinámica puede resultarnos compleja, podemos entenderla fácilmente con acciones que realizamos en nuestra vida cotidiana, por ejemplo cuando hacemos palomitas en microondas, que empiezan siendo granos y terminan en palomitas  comestibles; se encuentra la termodinámica con la aplicación de calor, transformando el producto inicial, esto es sólo un ejemplo sencillo que permite entender muchas otras aplicaciones de la termodinámica, no solo en el campo de la ingeniería, si no también en la vida cotidiana.

DESARROLLO

Para comprenderla mejor a la termodinámica es necesario entender que todo análisis termodinámico debe dividirse en sistema, frontera y sus alrededores; el sistema es el volumen o masa claramente delimitado, que el es el cual se está estudiando, hay tres tipos de sistemas, sistema aislado es aquel que no intercambia materia ni energía con los alrededores, sistema cerrado, es aquel que intercambia energía, calor y y trabajo, pero no materia con los alrededores, su masa es constante y sistema abierto es aquel que intercambia materia y energía con sus alrededores; la frontera es lo que delimita al sistema la cual puede ser real o imaginaria y los alrededores son todo aquello que no está incluido en el sistema. Por ejemplo una tasa de café es un sistema termodinámico, mientras el alrededor es el ambiente.

Para describir un sistema termodinámico debemos conocer sus variables termodinamicas, por ejemplo, presión (P), temperatura (T), volumen (V), no todas las variables termodinámicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse gracias a estas, mediante una ecuación de estado.

En Termodinámica existen leyes que nos ayudan a comprenderlas:

Empezando con la ley cero, es sencilla, ni siquiera tiene una formula, si dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, entonces estos dos están en equilibrio térmico entre sí; en pocas palabras esta ley establece el equilibrio térmico entre tres sistemas. Ahora bien es importante conocer cuando un sistema está en equilibrio térmico, esto se logra cuando dos objetos están a la misma temperatura, no debemos confundirnos con calor y temperatura; la temperatura es una medida de la energía cinetica promedio de las partículas de un cuerpo, mientras que el calor es la energía en transito de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Es decir el equilibrio térmico ocurre cuando dos sólidos a distintas temperaturas son puestos en contacto, lo que ocurre que el cuerpo más caliente transfiere su energía en forma de calor al cuerpo más frío hasta que sus temperaturas se igualan y entonces alcanzara el equilibrio térmico, este equilibrio requiere de una transferencia de energía la cual viene de la energía interna, que produce un cambio en ambos cuerpos, de aquí es donde viene la entropía. La entropía es una magnitud a gran escala.  Un ejemplo cotidiano del equilibrio térmico ocurre cuando nos tomamos la temperatura corporal con un termómetro, al terminar de tomar la temperatura es necesario esperar un momento antes de leer la temperatura, antes de que esté de una medida correcta tiene que entrar en equilibrio térmico con el ambiente, lo cual lleva cierto tiempo. Otro ejemplo ocurre cuando una bebida con hielos o fría se calienta y una bebida caliente se enfría, porque entra en equilibrio con el ambiente.

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