Leyes De La Termodinamica

3 de mayo Del 2014

Introducción Pag.2

Primera ley de la termodinamica Pag.10

Segunda ley de la termodinamica Pag.22

Conclusión Pag.27

Bibliografía Pag.29 

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El estudio del calor y su transmisión en energía se denomina TERMODINÁMICA, un término que procede de las raíces griegas thermos =calor y dynamis= potencia, que significa el “movimiento del calor”.

La ciencia de la termodinámica se desarrolló en los albores de la revolución industrial, antes que se entendieran las teorías atómica y molecular.

La termodinámica se basa en la conservación de la energía y establece las relaciones entre calor, trabajo y contenido energético.

Parte también del hecho de que el calor fluye de lo caliente a lo frío y no al revés, proporciona la teoría básica de las máquinas térmicas, desde las turbinas de vapor hasta los reactores de fusión, desde los refrigeradores hasta las bombas de calor.

Para poder estudiar la termodinamica tenemos que tener claro algunos conceptos fundamentales, tales como:

Termodinamica: Como ya se había mencionado el termino termodinamica proviene del griego thermos=calor y dynamis=movimiento. En la actualidad la termodinamica es fundamental para las diferentes ciencias.

Energía: En general la energía se define como la capacidad para efectuar un trabajo. El trabajo es una forma de energía que la definimos como el esfuerzo realizado en un proceso.

Conservación de la Energía: La energía puede ser de diferentes formas, que estas se pueden interconvertir entre sí, pero que la energía no se puede crear ni destruir. Cuando desaparece una forma de energía debe aparecer otra (de igual magnitud), y viceversa. Este principio se resume en la Ley de la conservación de la energía: La energía del universo permanece constante.

Se puede decir que la energía química se manifiesta en muchas formas:

 Como la energía acumulada en los enlaces químicos

 La energía que absorben los electrones o la que los hace fluir como corriente eléctrica

 La energía liberada por emisión de fotones o la absorbida por la luz

 La energía liberada o absorbida en las reacciones químicas.

Cualquiera sea el caso, la energía química puede transformarse en otras manifestaciones de energía.

DEFINICIONES BASICAS

Antes de comenzar en el estudio de los principios de la termodinámica, es necesario entender algunas definiciones preliminares, como ¿Qué es un sistema termodinámico?, ¿Cómo se describe?, ¿Qué tipo de transformaciones puede experimentar?, etc.

Sistemas Termodinámicos

Se definirán como:

Sistema: A la parte del Universo que es el objeto de estudio. Un sistema puede ser una parte de un motor, un calentador de agua, el café contenido en una taza, una reacción química.

Entorno o alrededores: A todo aquello que no forma parte del sistema, el entorno es la porción del Universo que no se va a estudiar, pero que puede interaccionar con el sistema. Dicho de otra manera el entorno es todo aquello que no es parte del sistema.

Límite o frontera: A la separación real o imaginaria entre el sistema y los alrededores. En el caso de que centremos nuestro estudio en el café el límite o frontera será la taza que lo contiene; en una reacción química será el recipiente donde se realice la reacción.

Los sistemas termodinámicos se pueden clasificar en:

Abiertos: Aquellos que pueden intercambiar materia y energía.

Cerrados: Son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia, con los alrededores.

Aislados: Que no pueden intercambiar ni materia ni energía.

Propiedad Termodinámica

Es cualquier característica observable y mensurable de un sistema que permiten definirlo en forma total y sin ambigüedad.

Las propiedades termodinámicas son Presión, Volumen y Temperatura.

Ejemplo: Si se tiene un vaso de limonada

Si el objetivo es estudiar la limonada que se encuentra en el interior del vaso: ¿Qué tipo de sistema será? Abierto, cerrado o aislado

El sistema será abierto, puede ingresar más materia, puede perder energía (lo colocamos dentro de una nevera), puede ganar energía (lo podemos calentar)

¿En qué caso te parece se ha descrito el sistema en forma total y sin ambigüedad?

Caso 1: un vaso de limonada helada

Caso 2: un vaso de limonada con hielo

Caso 3: 250 mL de limonada, a la presión de 1 atm y temperatura de 15 °C

Caso 4: 250 mL de limonada helada, a presión atmosférica

El Caso 3, describe el sistema sin ambigüedad, están presentes las propiedades termodinámicas (P, V y T)

Las propiedades pueden ser extensivas e intensivas

Una propiedad intensiva es aquella que es independiente de la materia. Es decir, tiene el mismo valor para un sistema que para cada una de sus partes consideradas como subsistemas del mismo.

Ejemplo: si tenemos un cilindro que contiene aceite, la densidad del mismo será una variable intensiva, dará lo mismo medir la densidad del aceite en todo el cilindro o sacar una porción de él y medirle la densidad.

Una propiedad extensiva es aquella que si depende de la materia. Es decir una magnitud cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Esta magnitud puede ser expresada como suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original.

Ejemplo: Si se tiene una plancha de hierro de 20 x 20 cm y un clavo de hierro de 2 cm, ambos están al "rojo vivo". ¿Tendrán la misma temperatura, generarán el mismo calor?

Al analizar la situación y determinar si el calor y la temperatura son propiedades intensivas o extensivas.

Calor resulta ser propiedad extensiva, mientras que la temperatura propiedad intensiva

Estado de un Sistema

Se define como los valores de todas las propiedades macroscópicas que caracterizan al sistema, como por ejemplo: composición, energía, presión, temperatura y volumen.

Expresado de otra manera se puede decir que el Estado de un Sistema queda definido, cuando se da el número mínimo de propiedades

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