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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
es
La termodinámica
Autor: Marcos Lazzarini
La rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el
calor, haciendo foco en el estudio de los vínculos de este y las
demás variedades de energía.
estudia el
según su
interacción
con el medio
Sistema
termodinámico
se clasifican
el cual es
una porción del
universo que se
aísla para ser
estudiado.
Aislados
No Intercambian
materia y energía.
con el medio.
Abiertos
Universo
Medio o entorno
Sistema
Intercambian
materia
y energía con
el medio .
Cerrados
Intercambian
energía con el
medio.
CONCEPTOS BÁSICO DE TERMODINÁMICA
Autor: Marcos Lazzarini
ENERGÍA (E) : se define como “la capacidad que tiene un cuerpo
CALOR (Q): “Es energía en transito” entre dos sistemas con diferentes
para realizar trabajo“.
temperatura o “Energía cinética media” ,la dirección del calor siempre es
TRABAJO (W): En física se define trabajo como “la fuerza que se
desde el cuerpo que tiene mayor temperatura al de menor temperatura,
ejerce sobre un cuerpo para producirle un movimiento, en una
es decir del cuerpo más caliente al más frío. A este tipo de energía se la
determinada distancia”
conoce como energía térmica o calórica.
Su fórmula es W (trabajo)= F(fuerza) x d (distancia)
¿CON QUÉ UNIDADES DE ENERGÍA SE MIDE EL CALOR?
Su unidad es el Joule se simboliza con la letra “J”
Las unidad de energía es el Julio se simboliza por la letra “J “.
Por lo tanto hablar de trabajo es lo mismo que hablar de energía y
El “CALOR” o energía calórica, tiene su equivalente de energía , la
viceversa. Entonces cualquier energía se puede expresar en “Joule”
“CALORÍA” ,se simboliza ”cal”
TEMPERATURA (T): “Es una medida de la energía cinética promedio
Se define como “la cantidad de calor que se necesita aportar a un 1 g
de todas las moléculas de un sistema” .
de agua para que eleve su temperatura en 1°C”
ENERGÍA INTERNA (U): “Es la suma de las energías cinéticas y
1 CALORÍA = 4,18 Joule , en símbolos 1 cal = 4,18 J
potenciales de todas las moléculas que componen a un sistema”.
Un múltiplo muy utilizado es la kilocaloría 1Kcal = 1000 cal
Energía Interna (U) = Energía cinética (Ec) + Energía potencial (Ep)
Hay tres tipos de energía cinética: de traslación, rotación y vibración.
Hay diferentes Energía potenciales ( elástica, gravitatoria, eléctrica,
química y nuclear).
A
Q A→B
TA > T B
B
ANÁLISIS DE LA RELACIÓN DE CALOR, ENERGÍA INTERNA Y TEMPERATURA
Autor: Marcos Lazzarini
En el siguiente ejemplo se tiene dos sistemas “A” y ”B” con las siguientes condiciones:
 Cada sistema posee sustancias diferentes, gaseosas y monoatómicas.
 Los dos sistemas tienen igual masa.
 Las moléculas del sistema “A” tienen el doble de tamaño que las moléculas del sistema “B”.
 Solo considera solamente la energía cinética de traslación.
 El sistema “A” formado por 10 moléculas y el sistema “B” por 20 moléculas.
 Se entrega a ambos sistemas 200 J de calor.
Energía Cinética media
20 J
Energía Cinética media
10 J
MA = MB
A
10 moléculas
∆U A = 10 moléculas x 20 J = 200 J
∆UA = ∆UB
B
20 moléculas
TA > TB
∆U B = 20 moléculas x 10 J = 200 J
ECm_A < ECm_B
Q = 200 J
Q = 200 J
 Conclusión: A sustancias diferentes de igual masa al entregarle una misma cantidad de calor aumentarán su energía interna en la misma
proporción pero tendrán diferentes temperaturas.
PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA
“1°Principio de la termodinámica” 0 “Ley de la conservación de energía”
Este principio dice que la energía se puede transferir o convertirse de una forma a otra, pero jamás se puede crear o
destruir, la energía en el universo es constante.
Entorno
Calor (Q) (+)
Calor (Q) (-)
Sistema
Energía Interna (U)
Trabajo (-) (W)
Trabajo (+) (W)
∆U = Q + W
PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA
“1°Principio de la termodinámica” 0 “Ley de la conservación de energía”
“En un proceso termodinámico, la energía interna de un sistema puede aumentar, disminuir o mantenerse sin cambio.
“En todo proceso termodinámico
la variación de energía interna
depende solamente del estado
inicial y final de un sistema”