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TERMODINÁMICA
Al hablar de termodinámica,
con frecuencia se usa el
término "sistema".
 La Termodinámica es la rama
de la Física que trata del
estudio de las propiedades
materiales de los sistemas y
de la interconversión de las
distintas formas de energía.
 Estudia los procesos en los
que se transfiere energía
como calor y como trabajo.

Un sistema cerrado: es cuando no entra ni
sale masa.
 Un sistema cerrado es aislado: es cuando
no pasa energía en cualquiera de sus
formas por sus fronteras.
 Un sistema abierto: es donde sí puede
entrar o salir masa.

• Es la energía que
fluye de un cuerpo
a otro debido a la
diferencia de su
temperaturas.
• El calor siempre
fluye del cuerpo
más caliente al más
frío.
• Es la energía total
contenida en el
sistema.
• Es la suma de las
energía cinética,
potencial, química,
eléctrica, nuclear y
todas las energías
que poseen átomos
y moléculas del
sistema.
Es una pequeña
expansión
de un fluido a presión
constante en la que
efectúa un trabajo.
TIPOS
Positivo=cuando pierde
energía.
Negativo=cuando
efectúa trabajo, le
proporciona energía
al sistema.
PRINCIPIOS O LEYES
DE LA
TERMODINÁMICA
PRINCIPIO CERO
SEGUNDA LEY
PRIMERA LEY
TERCERA LEY



Es cuando dos cuerpos se encuentran en
equilibrio térmico con un tercero, entonces
están en equilibrio térmico entre sí.
También se puede decir cuando dos
sistemas están en equilibrio mutuo y
comparten una determinada propiedad en
determinada temperatura. Esta propiedad
puede medirse, y se le puede asignar un
valor numérico definido.
Por lo tanto si uno de estos sistemas se
pone en contacto con un entorno infinito
situado a una determinada temperatura, el
sistema acabará alcanzando el equilibrio
termodinámico con su entorno, es decir,
llegará a tener la misma temperatura que
éste

Establece que si una cantidad de energía térmica
fluye dentro de un sistema , entonces esta debe
aparecer como un incremento de la energía interna
del sistema o como un trabajo efectuado por el
sistema sobre sus alrededores.

Por lo tanto es donde Q el calor transferido al
sistema; o U el cambio en la energía interna (
resulta en el aumento o la disminución de su
temperatura) y W siendo realizado por el trabajo
externo del sistema.
Q= U + W
PROCESOS
TERMODINÁMICOS
P. ISOBÁRICO
P.
ISOVOLUMÉTRICO
P. ISOTÉRMICO
P. ADIABÁTICO
Es un proceso que
se realiza a
presión constante
Es un proceso que
se realiza a
volumen constante
Es un proceso que
se realiza a
temperatura
constante.
Es cuando no se
transfiere calor
hacia el sistema.
Q=U
Q=W
Q=U+W




Es imposible realizar una transformación cuyo
único resultado sea la conversión en trabajo del
calor extraído de una sola fuente a temperatura
uniforme.
La energía fluye espontáneamente desde un
objeto más caliente a uno más frío, pero no en
sentido inverso.
Ninguna máquina de calor que trabaja en ciclos
continuamente puede cambiar toda la energía
consumida en trabajo útil.
Si
un
sistema
experimenta
cambios
espontáneos, éste cambiará en tal forma que su
entropía
se
incrementa
permaneciendo
constante.

Es una variable de estado de estado para un sistema
en equilibrio; es decir es un sistema que se va
encontrar en un determinado estado de equilibrio.

También puede considerarse como una medida del
desorden (espacial y térmico) del sistema; es decir es
un sistema aislado que ha alcanzado el equilibrio.
FÓRMULA
S=Q/T
Por lo tanto es cuando entra cantidad de calor a un
sistema a una temperatura absoluta.

Son procesos que devuelven un sistema a su estado
original después de una serie de fases, de manera
que todas las variables termodinámicas relevantes
vuelven a tomar sus valores originales.

En un ciclo completo, la energía interna de un
sistema no puede cambiar, puesto que sólo depende
de dichas variables. Por tanto, el calor total neto
transferido al sistema debe ser igual al trabajo total
neto realizado por el sistema.

El segundo principio de la termodinámica impone un
límite superior a la eficiencia de un motor, límite que
siempre es menor del 100%. La eficiencia límite se
alcanza en lo que se conoce como ciclo de Carnot.

El ciclo ideal de Carnot fue propuesto por el físico francés Sadi
Carnot, que vivió a principios del siglo XIX.

Una máquina de Carnot es perfecta, es decir, convierte la
máxima energía térmica posible en trabajo mecánico.
Cuanto mayor es esa diferencia, más eficiente es la máquina.


Por ejemplo, un motor de automóvil sería más eficiente si el
combustible se quemara a mayor temperatura o los gases de
escape salieran a menor temperatura.
FORMULA

EFICIENCIA=Trabajo finalizado/calor
introducido
El tercer principio de la termodinámica se enuncia como «la
variación de entropía asociada a cualquier proceso
termodinámico tiende a cero cuando la temperatura tiende al
cero absoluto». Es decir, siempre que la temperatura sea superior
al cero absoluto (-273 ºC) se producirán procesos
termodinámicos irreversibles con crecimiento de entropía.

Se denomina calor a la energía intercambiada
entre un sistema y el medio que le rodea debido a
los choques entre las moléculas del sistema y el
exterior al mismo y siempre que no pueda
expresarse como producto de fuerza por
desplazamiento.

También se puede decir que son los efectos que
produce el calor en los cuerpos sólidos, líquidos y
gaseosos.

El calor se considera positivo cuando fluye hacia el
sistema, cuando incrementa su energía interna.

El calor se considera negativo cuando fluye desde
el sistema, por lo que disminuye su energía
interna.

Es la cantidad de calor que genera una
corriente
eléctrica
es
directamente
proporcional a la resistencia, a la intensidad
de la corriente al cuadrado y al tiempo,
multiplicado por el equivalente mecánico del
R=resistencia
calor.
I=intensidad de calor
t=tiempo
Q=cantidad de calor
T=trabajo
Como el calor es energía las unidades de medición
son: la caloría(cal), Kilocaloría(Kcal); pero de acuerdo
al Sistema Internacional (SI) es el Julio(J).
CONVERSIÓN
1cal= 4,186 J
1cal=0,427 Kgm
1Kgm=2,34 cal
Caloría (cal)= es la cantidad de calor que es necesario
suministrar a 1 gramo de agua, para elevar la temperatura
1°C.

Es la cantidad de calor que se debe suministrar
a la unidad de masa para elevar su
temperatura en un grado centígrado
c=Q/m t
J/Kg.°c cal/g .°c
o
Q=mc T

Es un cuerpo de masa m y calor específico c,
cuya fase no ésta cambiando y se debe a un
cambio de temperatura T.
Q=MC t
Kcal=1000cal
cal
Es la cantidad de calor que se debe suministrar a
un cuerpo para que cambie su estado
manteniéndose constante su temperatura.
L=
Q/m
Cal/g
CONCEPTOS BÁSICOS DEL
CALOR
Calor de
fusión
Calor de
evaporización
Es la cantidad de calor de un
sólido requerido para fundir
una unidad de masa de éste
a temperatura constante.
Es la cantidad de calor de un
liquido requerido para
vaporizar una unidad de
masa de éste a una
temperatura constante.
El calor del agua a 0°C es
aproximadamente 335KJ/Kg
o 80 cal/g
El calor del agua a 100 °C
corresponde
aproximadamente a 2.26
MJ/Kg o 540 cal/g.
Calor de
sublimación
Es la cantidad de calor de
una sustancia sólida
requerida para convertir una
unidad de masa de la
sustancia sólida o gaseosa a
temperatura constante.
HUMEDAD ABSOLUTA
• Es la masa de vapor de agua presente por unidad de
volumen de gas o atmósfera.
HUMEDAD RELATIVA
• Esla relación que se obtiene al dividir la masa de vapor
de agua por la unidad presente en el aire entre la
masa de vapor de agua por unidad de volumen
presente en el aire saturado, a la misma temperatura.
PUNTO DE ROCÍO
• Es cuando el aire saturado contiene menos agua que
el aire saturado tibio. Cuando el aire se enfría,
eventualmente alcanza una temperatura a la cual se
satura; a esto se le llama punto de rocío.


Es una magnitud que nos
permite
diferenciar
un
cuerpo caliente de otro frío y
esta relacionada con la
energía cinética promedia
interna del cuerpo.
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.

El termómetro es un instrumento que se usa
para medir la temperatura.

El creador del primer termoscopio fue Galileo
Galilei; éste podría considerarse el predecesor
del termómetro.

Inicialmente se fabricaron aprovechando el
fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería
el uso de materiales con elevado coeficiente de
dilatación, de modo que al aumentar la
temperatura, su estiramiento era fácilmente
visible.

El metal base que se utilizaba en este tipo de
termómetros ha sido el mercurio, encerrado en
un tubo de vidrio que incorporaba una escala
graduada.

Las presentaciones más modernas son de tipo
digital que son utilizadas en hospitales.
Termómetro de
mercurio
Es un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo
volumen cambia con la temperatura de manera uniforme.
Pirómetros
Son termómetros para altas temperaturas, son utilizados en
fundiciones, fábricas de vidrio, hornos etc.
Termómetros de
laminas bimetálicas
Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el
termohigrógrafo.
Termómetro de gas
Pueden ser a presión constante o a volumen constante y son
utilizados para la calibración de otros termómetros.
Termopar
Es un dispositivo para medir la fuerza electromotriz que se
genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.
Termistor
Termómetros digitales
Es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en
función de la temperatura
Son dispositivos transductores como los mencionados,
mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.
ESCALA CENTÍGRADA
O DE CELSIUS

Es la escala del
punto de fusión
del hielo
corresponde a
0°C y el de
ebullición a
100°C.
ESCALA
FAHRENHEIT

Es la escala
del punto de
fusión del hielo
corresponde a
32°F y el de
ebullición del
agua a 212°F.
ESCALA KELVIN
•
Es la escala
físicamente y
científicamente
actualmente
utilizada del punto
de fusión del hielo
corresponde a
273°K y el de
ebullición del agua
a 373°K.
DE °F A °C
DE °C A °F
°C=5(°F-32)/9
°F=°C*9/5+32
DE °C A °K
DE °K A °C
°K=°C+273
°C=°K-273

Se denomina dilatación térmica al
aumento de longitud, volumen o alguna
otra dimensión métrica que sufre un
cuerpo físico debido al aumento de
temperatura que se provoca en él por
cualquier medio

También es la variación de longitud,
superficie o volumen que experimenta un
cuerpo por la variación de temperatura.

Todos
los
cuerpos
poseen
dimensiones: largo, ancho y espesor.
tres
TIPOS DE
DILATACIONES
DILATACIÓN
LINEAL
DILATACIÓN
SUPERFICIAL
DILATACIÓN
DE LÍQUIDOS
Es la variación de
longitud que
experimenta un cuerpo
como efecto de la
variación de
temperatura.
Es la variación de
superficie que
experimenta un cuerpo
como efecto de la
variación de temperatura.
Es la variación de
volumen que
experimentan los
líquidos como efecto de
la variación de
temperatura.
L=lo(1+K&t)
A=Ao (1+2K&t)
Lo=Longitud inicial
V=Vo (1+3K&t)
Ao=superficie
inicial
K=coeficiente de
dilatación
Vo=Volumen inicial