Termodinamica

TERMODINAMICA

El nombre de termodinámica a la rama de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.

Es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de magnitudes de los sistemas a un nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los cambios estudiados son los de temperatura, presión y volumen, aunque también estudia cambios en otras magnitudes, tales como la imanación, el potencial químico, la fuerza electromotriz y el estudio de los medios continuos en general

El proceso de la termodinámica. En este sentido uno de ellos es el que se da en llamar estado de equilibrio que puede definirse como aquel proceso dinámico que tiene lugar en un sistema cuando tanto lo que es el volumen como la temperatura y la presión no cambian.

Energía interna del sistema. Esta se entiende como la suma de lo que son las energías de todas y cada una de las partículas dichas energías sólo dependen de lo que es la temperatura.

Ecuación de estado una terminología con la que viene a expresarse la relación que existe entre lo que es la presión, la temperatura y el volumen.

La base de la termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos

Entre los procesos termodinámicos, se destacan los isotérmicos (no cambia la temperatura), los isócoros (no cambia el volumen), los isobáricos (no cambia la presión) y los adiabáticos (no hay transferencia de calor).

COHETES DE PROPULCION

La propulsión de los cohetes se debe a la reacción de los gases expelidos por su cola. Como estos gases

proceden de una reacción química de los combustibles transportados por el cohete, la masa de éste disminuirá a medida que se vaya consumiendo aquél. Demuéstrese que la ecuación del movimiento de un cohete

proyectado verticalmente en un campo gravitatorio uniforme, despreciando la resistencia atmosférica

donde m es la masa del cohete en un instante t, y u la velocidad de los gases expulsados con relación al

mismo (habitualmente constante). Intégrese esta ecuación para obtener v = v(m), suponiendo que la pérdida

de masa se efectúa a un ritmo constante. Demuéstrese que si el cohete sale del reposo, con u = 2 073 m/s,

y si el ritmo de pérdida de masa por segundo es de 1/60 de la inicial (valores característicos de una bomba

volante V–2), la razón del peso del combustible al del cohete vacío habrá de ser de 300 : 1.

R. Consideremos dos instantes de tiempo muy próximos, entre los cuales el cohete, que tenía una masa m,

proyecta hacia atrás una masa de gas −dm (dm < 0, pues la masa del cohete disminuye) con una velocidad

u relativa al cohete, que a su vez lleva una velocidad v relativa a un observador inercial. Por lo tanto, la

velocidad de los gases expulsados respecto al observador inercial anterior será v + u. La fuerza externa que

actúa sobre el cohete es F. Según la segunda ley de Newton, el impulso de esta fuerza durante el intervalo

de tiempo en el que actúa se traduce en una variación de la cantidad de movimiento del sistema.

Relación entre calor y trabajo

Si calor y trabajo son ambos formas de energía en tránsito de unos cuerpos o sistemas a otros, deben estar relacionadas entre sí. La comprobación de este tipo de relación fue uno de los objetivos experimentales perseguidos con insistencia por el físico inglés James Prescott Joule (1818-1889). Aun cuando efectuó diferentes experimentos en busca de dicha relación, el más conocido consistió en determinar el calor producido dentro de un calorímetro a consecuencia del rozamiento con el agua del calorímetro de un sistema de paletas giratorias y compararlo posteriormente con el trabajo necesario para moverlas.

Se ha utilizado un peso de 10 kg que se ha elevado a una altura de 2 m. Si el calorímetro completo incluyendo las aspas equivale a una masa de agua de 1,5 kg y la temperatura inicial es de 15 ºC, determínese la temperatura final que alcanzará el agua, admitiendo que todo el trabajo mecánico se convierte en calor dentro del calorímetro. (Considérese el calor específico del agua.

De acuerdo con el principio de conservación de la energía, el trabajo mecánico se convierte íntegramente en calor

No puedes hablar del calor que tiene un cuerpo, sino del calor que a perdido/ganado el cuerpo en un proceso.

Con el trabajo lo mismo. No puedes decir que un cuerpo tiene tanto trabajo, sino que le ha costado tanto trabajo al cuerpo realizar un proceso lo cual produce calor por la agitacion de las moleculas dentro de su mecanismo.

DEF: El TRABAJO MECANICO se define como la energia que se transfiere entre un sistema termodinamico y sus alrededores cuando entre ambos se ejerce una fuerza y se produce un desplazamiento.

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