El mapa hace un recorrido por la termodinámica, que es la parte de la Física que estudia los intercambios de energía asociados a los procesos físicos y a los químicos (reacciones). Una reacción puede liberar o absorber energía, y un cambio físico puede hacer lo mismo (por ejemplo, la fusión del hielo o la ebullición del agua).
Estudia los intercambios de
energía asociados a los
procesos físicos y a los
químicos
Procesos
Químicos
Reacciones
Químicas
Pueden
Liberar Energía
Absorber Energía
Procesos Físico
Cambios de Estado de la materia
Pueden
Absorber Energía
Liberar Energía
Funde
TERMODINÁMICA
La Termodinámica es la rama de la Física que estudia a nivel
macroscópico las transformaciones de la energía, y cómo esta
energía puede convertirse en trabajo (movimiento).
Las transformaciones ocurren en
SISTEMAS TERMODINÁMICIOS
Su estado se describe mediante
VARIABLES TERMODINÁMICAS
Son
INTENSIVAS
TEMPERATURA
PRESIÓN
EXTENSIVAS
MASA
VOLUMEN
Cuando un sistema se encuentra en equilibrio, las
variables termodinámicas están relacionadas
mediante una ecuación.
FUNCIÓN DE ESTADO
Es una propiedad de un sistema
termodinámico que depende sólo
del estado del sistema, y no de la
forma en que el sistema llegó a
dicho estado.
Son ejemplos de función de estado
ENERGÍA
INTERNA
U
La energía interna es el resultado de la contribución de la energía cinética de las
moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación, traslación y
vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo
gravitatorio, electromagnético y nuclear. La energía interna es una función de
estado: su variación entre dos estados es independiente de la transformación que
los conecte, sólo depende del estado inicial y del estado final. Como consecuencia de
ello, la variación de energía interna en un ciclo es siempre nula, ya que el estado
inicial y el final coinciden:
ENTROPIA
El concepto de entropía nace de la
necesidad de cuantificar el segundo
principio.
Son
ABIERTOS
En éstos se intercambia
materia y energía con el
exterior.
AISLADOS
Son los que no intercambian ni
materia ni energía con el entorno.
Por tanto, la cantidad total de masa
y de energía permanece constante.
CERRADOS
Son aquellos que no pueden
intercambiar masa pero sí
energía. La cantidad total de
energía del sistema variará
En ellos se realizan procesos como:
ISOBÁRICOS
Es cuando hay una variación del volumen
o temperatura y la presión permanece
constante, no importando si el gas sufre
una compresión o una expansión ∆P = 0
ISOCÓRICOS
Se presenta cuando el volumen
del sistema permanece
constante. ∆ V = 0, ∆W = 0
ADIABÁTICOS
Ocurre cuando el sistema no
crea ni recibe calor,
cumpliéndose que Q = 0
ISOTÉRMICO
Se presenta cuando la temperatura
del sistema, permanece constante
independientemente de los cambio
de presión o volumen que sufran.
y siguen leyes o Principios
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Un sistema termodinámico puede intercambiar energía con su
entorno en forma de trabajo y de calor, y acumula energía en forma de
energía interna. La relación entre estas tres magnitudes viene dada
por el principio de conservación de la energía. Este enunciado del
principio de conservación de la energía aplicado a sistemas
termodinámicos se conoce como Primer Principio de la
Termodinámica.
Es imposible construir una
máquina que produzca
continuamente trabajo sin
consumir una cantidad
equivalente de energía interna
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Anotações:
El deseo de construir
máquinas tan eficientes como fuera posible fue el motivo de gran parte de la
comprensión de la segunda ley.
La primera de estas investigaciones la
realizó el científico, físico e ingeniero francés Sadi Carnot
(memoria clásica «Reflections on the Motive Power of Fire(*)» (1824)
)una vez que la revolución industrial estaba
a pleno ritmo.
En particular, Carnot
quería saber la eficiencia teórica máxima de una máquina térmica (dispositivo
que puede realizar trabajo movido por calor, llamado motor térmico.)
Hay muchos enunciados equivalentes de la segunda ley de la
termodinámica: 1. Un sistema aislado evoluciona de forma natural
hacia las configuraciones más probables. 2. sistema aislado
evoluciona de forma natural hacia la redistribución de la energía
disponible equitativamente entre sus partes. 3. En los sistemas
aislados, el calor fluye de los cuerpos calientes a los fríos. 4. La
capacidad de un sistema aislado de convertir calor en trabajo
decrece constantemente. 5. Aunque la energía se conserva, la
energía disponible en cualquier sistema aislado siempre
disminuye. 6. Los sistemas aislados evolucionan en el sentido
en el que incrementan su entropía (disminuyen su orden).
Inspira la construcción de
MÁQUINAS TÉRMICAS EFICIENTES
ENERGÍA
La energía se debe o bien al movimiento de las
partículas de éstoso bien a las diferentes posiciones que
ocupan las partículas del sistema que interaccionan
entre sí y (tal vez) con el exterior del mismo
ENERGÍA MECÁNICA
Puede presentarse como:
POTENCIAL GRAVITATORIA
Se debe a la posición
y a la interacción con
la Tierra y se calcula
CINÉTICA
Relaciona las
magnitudes masa y
velocidad y se
calcula
POTENCIAL ELÁSTICA
Es la energía que se libera
cuando un muelle o un resorte
que estaba comprimido, se
suelta. Se calcula