LA TERMODINAMICA

LA TERMODINAMICA

1. Definicion

   • La termodinámica se define básicamente como una ciencia que se encarga del estudio de las leyes que gobiernan la transformación de energía, la dirección en la cual el calor fluye y la disponibilidad (exergía) de la energía para hacer trabajo.

2. PROPIEDADES TERMODINAMICAS

   • Las propiedades de un sistema pueden clasificarse en extensivas e intensivas
     • Extensivas
       • Dependen de la extensión de la masa del sistema
     • Intensivas
       • Son aquellas que son independientes de la extensión de masa del sistema
   • Estados
     • Dos propiedades termodinámicas independientes son suficientes para establecer el estado termodinámico de un sistema constituido por una sustancia pura, simple y compresible

3. PRINCIPIO O LEYES DE TERMODINAMICA

   • Ley Cero de la Termodinámica
     • Aplicaciones
       • La principal aplicación de la Ley Cero de la Termodinámica es la medición de la temperatura, ya que dicha ley puede utilizarse para crear termómetros.
     • ¿Que dice la ley?
       • “Si el objeto A se encuentra en equilibrio térmico con el objeto B y el objeto B se encuentra en equilibrio térmico con el objeto C, entonces el objeto A y el objeto C están en equilibrio térmico.”
   • Primera Ley de la Termodinámica en un volumen de control
     • Es que
       • Las fronteras de un volumen de control se denominan superficies de control y pueden ser reales o imaginarias.
         • Tambien
           • Un volumen de control puede tener tamaño y forma fijos o puede tener fronteras móviles
     • Conservación de la masa
       • El cambio de masa dentro de un volumen de control es igual a la masa que entra menos la masa que sale.
     • Energía de flujo o trabajo de flujo
       • La energía de flujo es una forma especial de trabajo que se encuentra en una corriente o masa de un fluido en movimiento.
     • Conservación de la energía
       • El cambio de energía dentro de un volumen de control es igual al transporte neto de energía dentro del volumen de control más las interacciones de calor y trabajo del volumen de control con sus alrededores.
   • La Primera Ley de la Termodinámica en sistemas cerrados
     • ¿Que dice la ley?
       • La variación en la energía de un sistema durante cualquier transformación es igual a la cantidad de energía que el sistema recibe de sus alrededores
     • Balance de masa
       • Es
         • La masa de un sistema cerrado permanece constante.
     • Balance de energía
       • Es
         • El cambio de energía total en el sistema (cinética, potencial, interna) es igual a la transferencia neta de energía entre el sistema y los alrededores en forma de calor y trabajo.
   • La Segunda Ley de la Termodinámica
     • ¿Que dice?
       • La segunda ley de la termodinámica establece que: “La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo.”
     • Postulados de Clausius, Kelvin y Planck para la Segunda Ley de la Termodinámica
       • Postulado de Clausius
         • No es posible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura.
       • postulado de Kelvin-Planck
         • No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo.
     • Procesos reversibles
       • Un proceso reversible para un sistema se define como un proceso que una vez efectuado puede revertirse y no producir ningún cambio en el sistema o en los alrededores.
     • Irreversibilidades
       • Un proceso es irreversible si el sistema y sus alrededores no pueden regresar a su estado inicial después de que el proceso tuvo lugar.
   • Tercera Ley de la Termodinámica
     • ¿Que dice?
       • La tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas.
     • Teoremas y enunciados de la tercera ley de la termodinámica
       • Teorema de Nernst
         • Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía
       • Teorema de la inaccesibilidad del cero absoluto
         • "No existe ningún proceso capaz de reducir la temperatura de un sistema al cero absluto en un número finito de pasos."
       • Enunciado de Nernst-Simon
         • El cambio de entropía que resulta de cualquier transformación isoterma reversible de un sistema tiende a cero según la temperatura se aproxima a cero
       • Enunciado de Planck
         • Max Planck formuló la tercera ley de la termodinámica como una condición para la desaparición de la entropía de todos los cuerpos a medida que la temperatura tiende a cero absoluto
       • 4º Postulado de Callen
         • La entropía de cualquier sistema se anula en el estado
     • ¿Cuáles son las consecuencias del tercer principio de la termodinámica?
       • Imposibilidad de alcanzar temperaturas cero absoluto
       • El comportamiento de los coeficientes termodinámicos

4. Aplicaciones termodinamica

   • ¿En qué áreas se aplica la termodinámica?
     • La termodinámica se puede aplicar a una amplia variedad de temas de ciencia e ingeniería,
       • Alimentación.
         • La cocina el caliente es un constante ejemplo de transformaciones químicas a través de procesos termodinámicos.
       • Ciencia de los materiales
         • se utilizan procesos térmicos para obtener nuevos tipos de materiales que posean propiedades químicas y físicas bien definidas.
       • Aplicaciones industriales
         • En el mundo industrial existen muchos procesos que transforman materias primas en productos acabados utilizando maquinaria y energía
       • Arquitectura.
         • En la arquitectura bioclimática la termodinámica juega un papel fundamental, por lo que se estudian en detalle todos los aspectos de la energía solar pasiva
       • Generación de electricidad
         • Los eléctricos, utilizando los principios de la termoelectricidad, de corriente eléctrica, de refrigeración, se han podido crear procesadores, microprocesadores, condensadores, memorias RAM y ROM