Por medio de la siguiente actividad, recordaremos algunos conceptos importantes que se relacionan con el calor, la temperatura y la termodinámica en general.
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Termodinámica, calor y temperatura
¿Qué es la Termodinámica?Se llama termodinámica (del griego thermós, “calor” y dynamos, “poder, fuerza”) a la rama de la física que estudia las acciones mecánicas del calor y de otras formas semejantes de energía. Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor. En esencia, estudia la circulación de la energía y cómo ésta infunde movimiento a partir de la temperatura, presión y volumen e incluye una magnitud llamada Entropía, que mide el orden y el estado dinámico de los sistemas.
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Termodinámica, calor y temperatura
Teoría cinético molecular TCMEn el siglo XVIII los científicos empezaron a entender la diferencia entre un cuerpo caliente y uno frío, dando explicaciones como que cuando un cuerpo se calentaba aparecía una sustancia invisible que llamaron ¨Calórico¨. Decían que los cuerpos calientes, tenían más ¨Calórico¨ que los cuerpos fríos, sin embargo esta teoría no podía explicar todo. Es por eso que a finales del siglo XIX apareció una nueva teoría que remplazaría a la del ¨Calórico¨. La TCM. Esta nueva teoría decía que la materia estaba constituida por pequeñas partículas que se mueven constantemente, con la diferencia de que en un cuerpo CALIENTE las partículas se mueven más rápido, por lo tanto tendrán mayor ENERGÍA que las partículas del cuerpo FRÍO.
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Termodinámica: Calor y tempera
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Termodinámica: Calor y tempera
Energía térmica La energía térmica se puede transferir o propagar de una región a otra en el mismo cuerpo o de un cuerpo a otro. Esta transferencia de energía se puede dar de tres formas diferentes: Conducción, convección y por radiación. Conducción: Es la transferencia de energía cinética entre las partículas de un cuerpo cuando estas chocan. La conducción es la transferencia de energía térmica más común en los sólidos. Convección: Es la transferencia de calor en un fluido a través del movimiento del propio fluido. Este movimiento de los fluidos se debe a la diferencia de densidad y de temperatura. Radiación: Es la transferencia de energía térmica a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas.
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Transferencia del calor
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Termodinámica: Calor y tempera
Equilibrio térmicoDos cuerpos están en equilibrio térmico cuando tienen la misma temperatura. Este equilibrio se puede observar cuando a un cuerpo CALIENTE se le acerca un cuerpo más FRÍO (por ejemplo un termómetro), se presenta entonces un choque entre las partículas del cuerpo caliente y las partículas del cuerpo frío, dándose una transferencia de energía del cuerpo caliente al frío, hasta lograr que ambos cuerpos tengan la misma temperatura.
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Calor y energía térmica
Una de las maneras de incrementar la temperatura de un cuerpo es colocarlo en contacto con otro cuerpo más CALIENTE. La energía térmica (CALOR) del cuerpo más caliente disminuye y la del cuerpo más frío aumenta, presentándose una transferencia de CALOR como resultado de la diferencia de TEMPERATURA. Como conclusión podemos decir que el CALOR es la energía transferida de un cuerpo a otro debido a la diferencia de TEMPERATURA. Para representar el calor usaremos el símbolo Q. El calor específico (C) se emplea para determinar la cantidad de calor ( Q) que debe transferirse para cambiar en cierta cantidad la temperatura de una masa dada.
En la física y en la química se denominará cambio de estado a la evolución que tiene un cuerpo o la materia entre varios estados de agregación, sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más estudiados y comunes en la tierra son el estado sólido, el estado líquido y el estado geseoso; ahora el estado de agregación más común en el universo es el plasma, este es el material del que están compuestas las estrellas. El estado de un cuerpo depende principalmente de la TEMPERATURA a la que se encuentre el cuerpo. Los cambios de estado se conocen con los nombres de: Fusión, ebullición, vaporización, solidificación, licuefacción y sublimación.
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La materia y sus estados
Ebullición y presiónSe llama punto de ebullición, a la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica existente sobre dicho líquido. A temperaturas inferiores al punto de ebullición (p.e.), la evaporación tiene lugar únicamente en la superficie del líquido. Durante la ebullición se forma vapor en el interior del líquido, que sale a la superficie en forma de burbujas, con el característico hervor tumultuoso de la ebullición. Cuando el líquido es una sustancia simple o una mezcla azeotrópica, continúa hirviendo mientras se le aporte calor, sin aumentar la temperatura; lo que quiere decir que la ebullición se produce a una temperatura y presión constantes con independencia de la cantidad de calor aplicada al líquido.
SolidificaciónLa solidificación es el proceso inverso a la fusión. Es el cambio de estado que se da cuando un cuerpo pasa del estado LÍQUIDO al estado SÓLIDO. Se presenta porque el cuerpo pierde calor, enfriándose rápidamente. Dos ejemplos de la solidificación se pueden observar con la lava de un volcán y cuando el agua se congela.
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Termodinámica, calor y temperatura
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Sistemas termodinámicos
Principio ceroEl principio cero de la termodinámica es una ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. En palabras simples, el principio dice que si se pone un objeto con cierta temperatura en contacto con otro a una temperatura distinta, ambos intercambian calor hasta que sus temperaturas se igualan.
Primera ley La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Segunda leyLa segunda ley de la termodinámica sostiene que todos los procesos que ocurren en el universo se realizan de manera que aumenta el desorden y por tanto la entropía. Indica el desorden molecular, y por lo tanto, la tendencia de pasar de un estado de orden a desorden (caos). ... Si se rompe un objeto como un plato de porcelana, el sistema es irreversible ya que no es posible que el mismo retorne a su estado anterior.
Tercera leyLa tercera ley de la termodinámica o tercer principio de aceleración, más adecuadamente Postulado de Nernst afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como: Al llegar al cero absoluto, 0 °K , cualquier proceso de un sistema físico se detiene.
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