Leyes de la Termodinámica

Termodinámica Primera Ley 

 ¿A qué se refiere la Primera Ley de la Termodinámica?

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.

Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

¿A qué se refiere cuando se afirma que el calor es una forma de transferir energía?

Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro.

Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas.

¿Qué es la energía interna de un sistema termodinámico?

En termodinámica, se denomina energía interna del sistema a la energía total que contiene un sistema termodinámico. 

Esta energía se puede modificar ejerciendo un trabajo sobre él o bien mediante una transferencia de energía (aportación de calor).

¿A qué se refiere el enunciado de la primera ley de la termodinámica?

La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía total de un sistema cerrado, ΔE, viene dado por la suma del trabajo realizado sobre o por el sistema y la transferencia neta de calor hacia o desde el sistema. Simbólicamente, ΔE = W + ΔQ.

¿Cuáles son algunas de las aplicaciones de la Primera Ley de la Termodi námica?

1.- En un Globo aerostático, el quemador arroja la llama hacia el aire contenido en el globo. El Calor añadido constantemente hará que el aire sea más ligero y esté más agitado, logrando el Trabajo Mecánico de levantar la canasta por el viento.

2.- En un Motor de Combustión interna, se agrega en el pistón un chispazo, que inicia una reacción de combustión. Esta reacción aportará el Calor para que el mismo sistema se expanda, generando un Trabajo Mecánico que permitirá al automóvil un avance.

3.- En una Olla de Presión llena de agua, puesta sobre el quemador de una estufa, se generará propiamente una vaporización. El vapor, cada vez más caliente, irá golpeando el interior de la Olla, hasta mover una válvula de liberación que impedirá una potencial explosión.

Máquinas térmicas y segunda ley de la termodinámica

¿Cómo funcionan las  máquinas térmicas como el motor y el refrigerador?

Dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. Dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. 

¿Qué es la eficiencia?

El rendimiento o eficiencia de una máquina térmica es la relación entre la energía que deseamos obtener de dicha máquina (trabajo realizado) y la energía consumida en su funcionamiento (energía suministrada). ... Es decir el 75% de la energía suministrada se libera a la atmósfera en forma de calor.

¿Cuál es la eficiencia de un motor y de un refrigerador?

Un refrigerador se optimizará reduciendo el trabajo consumido para la misma cantidad de calor extraída del foco frío.

Maquinas térmicas y refrigeradores

¿Qué es el ciclo y teorema de Carnot?

El ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico que se produce en un equipo o máquina cuando trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q₁ de una fuente de mayor temperatura y cediendo un calor Q₂ a la de menor temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior. 

¿Qué es la máquina de Carnot?

Carnot concibió la máquina de vapor como una bomba de calórico, y logró -entre otras cosas de primerísima importancia, como enunciar la primera formulación del llamado Segundo Principio de la Termodinámica- cuantificar la manera en que calor y trabajo mecánico se transforman entre sí, así como la máxima fracción de calor que una máquina puede teóricamente transformar en trabajo mecánico.

¿Cuál es la entropía?

La entropía es un concepto que mide los cambios o propiedades de estado de un elemento desde su estado o momento inicial hasta el momento final. La entropía indica el grado de desorden de un sistema, y, por lo tanto, es la tendencia de pasar de un estado de orden a un estado de desorden (caos).

Segunda ley de la termodinámica

¿A qué se refieren los enunciados de la segunda ley de la termodinámica (Clausius y Kelvin - Planck)?

El enunciado de Kelvin-Planck afirma que es imposible construir una máquina que tenga un rendimiento del 100%. Siempre habrá calor de desecho que, en la mayoría de los casos equivale a más de la mitad del calor absorbido. Sí es posible transformar calor en trabajo si el estado final es diferente del inicial.

¿Qué es un proceso reversible?

Se denominan procesos reversibles a aquellos que hacen evolucionar a un sistema termodinámico desde un estado de equilibrio​ inicial a otro nuevo estado de equilibrio final a través de infinitos estados de equilibrio.

¿Qué es unos procesos irreversibles?

Movimiento con fricción.

Expansión libre.

Transferencia de energía como calor debido la diferencia significativa de temperatura.

Corriente eléctrica a través de una resistencia diferente a cero.

Reacción química espontánea.

Mezcla de materia de diversa composición o estado.

 ¿Cuáles son algunas de las aplicaciones del segundo principio de la termodinámica?

El segundo principio de la termodinámica. Su aplicación en el caso de las máquinas térmicas. Qué entendemos por eficiencia o rendimiento de una máquina térmica. ... La relación que guardan la entropía y la tercera ley de la termodinámica.

Tercera ley de la termodinámica: explicación, aplicaciones

¿Qué es es la tercera ley de la termodinámica? Tercera ley: definición

El tercer principio de aceleración o tercera ley de la termodinámica, 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. 

¿Qué es la escala Kelvin y el cero absoluto?

El kelvin (símbolo: K), antes llamado grado Kelvin,​ es la unidad de temperatura de la escala creada en 1848 por William Thomson, primer barón de Kelvin, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión.

¿Qué es el calor específico a bajas temperaturas?

El comportamiento a baja temperatura se describe por el modelo Einstein-Debye para el calor específico. de explicar teóricamente era el comportamiento del calor específico o molar a volumen constante (equivalentemente, a presión constante, ) de los sólidos. vibraciones de sus constituyentes: átomos, iones, moléculas…

¿A qué se refieren los Postulados de Nernst, de Nernst - Simón y de Planck?

La tercera ley de la termodinámica, a veces llamada teorema de Nernst o Postulado de Nernst, relaciona la entropía y la temperatura de un sistema físico. Este principio establece que la entropía de un sistema a la temperatura del cero absoluto es una constante bien definida.

Actividad Experimental :

Intensidad del ejercicio: cómo medirla

Intensidad del ejercicio moderado

La actividad moderada se siente un poco difícil. Estas son algunas pistas que indican que la intensidad del ejercicio que realizas es moderada:

• Tu respiración se acelera, pero no te quedas sin aliento.
• Sudas un poco después de aproximadamente 10 minutos de actividad.
• Puedes seguir una conversación, pero no puedes cantar.

Para entender la intensidad del ejercicio

La actividad vigorosa se siente desafiante. Estas son algunas pistas que indican que la intensidad del ejercicio que realizas es alta:

• Tu respiración es profunda y rápida.
• Sudas después de solo unos pocos minutos de actividad.
• No puedes decir más que unas pocas palabras sin hacer una pausa para respirar.

Demasiado esfuerzo

No presionarte demasiado muy seguido. Si tienes dificultad para respirar, sientes dolor o no puedes entrenarte como habías previsto, es probable que la intensidad del ejercicio sea mayor de la que admite tu estado físico. Desacelera un poco y aumenta la intensidad gradualmente.

Bibliografías :

Llop Garcia, X. (2009). Simulación de procesos termodinámicos cuasi ideales orientados a la generación de trabajo mecánico. Evaluación de combinaciones posibles para su aplicación en motores alternativos de combustión o de aportación de calor.

Cengel, Y. A., Boles, M. A., Campos Olguín, V., & Colli Serrano, M. T. (2003). Termodinámica

Fernández, M. D. C. L. (2001). Termodinámica (Vol. 53). Universidad de Sevilla.

Jimenez-Carballo, C. A. (2018). Segunda ley de la termodinámica.