Termodinamica

Alejandro Angulo
Mind Map by Alejandro Angulo, updated more than 1 year ago
Alejandro Angulo
Created by Alejandro Angulo about 4 years ago
5
0

Description

Mind Map on Termodinamica, created by Alejandro Angulo on 02/21/2016.

Resource summary

Termodinamica
1 Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.
1.1 Primera Ley de la Termodinamica
1.1.1 La primera ley de la termodinámica nos dice únicamente que la energía se conserva, por lo cual, no se crea ni se destruye. 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.Con ella sólo podemos saber que no se ha perdido, sino que, aunque no nos da pista sobre dónde podría estar una vez se utilizó y transformó en otro tipo de energía, está presente en algún lugar del universo. 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.
1.1.1.1 La primera ley para un sistema
1.1.1.1.1 En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el recipiente, que serian desde la cocina en donde descansa el recipiente con agua hasta el quemador que le suministra calor, en fin, la atmósfera y todo lo que esté fuera del recipiente. Supongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, únicamente usando su peso. Supongamos además que al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir, la tapa empieza a moverse cada vez más rápidamente. El movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema sobre el medio ambiente.
1.1.1.1.1.1 La energia Interna
1.1.1.1.1.1.1 Cuando el agua está hirviendo, hace que la tapa del recipiente realice el trabajo. Pero esto lo hace a costa del movimiento molecular, lo que significa que no todo el calor suministrado va a transformarse en trabajo, sino que parte se convierte en incremento de la energía interna, la cual obedece a la energía cinética de traslación, vibración y potencial molecular. Por lo que la fórmula anterior que mencionamos también tendría que incluir a la energía interna.
1.1.1.1.1.1.1.1 Formulación de la primera ley para un sistema
1.1.1.1.1.1.1.1.1 La primera ley expresa que el calor, suministrado por el medio ambiente (el quemador de la cocina) a un sistema (el agua contenida en el recipiente) es igual al cambio de la energía interna en el interior del liquido (agua en este caso) sumada al trabajo que el agua realiza cuando al hervir mueve la tapa contra el medio ambiente. Por lo tanto: el calor cedido por el medio al sistema será igual a la variación de la energía interna en el interior del sistema (agua) más el trabajo realizado por el sistema sobre el medio.
1.2 Segunda ley de la termodinámica Enunciado de Kelvin-Planck: Máquina térmica
1.2.1 No es posible construir una máquina que opere en un ciclo y cuya función sea únicamente la de recibir calor de un depósito de alta temperatura, así como transformarlo todo en trabajo tal como lo expresa la primera ley de la termodinámica. Al no tener un depósito de baja temperatura, no habría perdidas de energía y todo el calor cedido a la maquina seria transformado en trabajo, este levantaría un peso y sería utilizado nuevamente como energía calorífica para realizar la misma cantidad de trabajo de manera indefinida. Semejante dispositivo tendría una eficiencia del 100%. Lo que no se ha observado hasta ahora. La solución encontrada en el enunciado de Kelvin-Planck menciona que cierta cantidad de calor de algún modo debe escapar hacia algún lugar, por lo cual debe haber otro depósito de temperatura.
1.2.1.1 Enunciado de Clausius: El refrigerador
1.2.1.1.1 No es posible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y que pueda suministrar calor de un depósito de baja temperatura a otro de alta temperatura de forma natural, esto no contradice la primera ley, solo que nunca sea observado. Tal situación permitiría calentar una taza de café en el interior de un congelador o ver como el agua en un recipiente se congela en un día cálido. Por esta razón, es necesario que participe cierta cantidad de trabajo. La maquina (refrigerador) recibirá cierta cantidad de trabajo realizado por un compresor, para extraer calor del depósito de baja temperatura hacia el de alta temperatura mediante una sustancia refrigerante que transporte el calor. Tanto el enunciado de Kelvin-Planck como el de Clausius descansan en la evidencia experimental y observacional, y no ha habido un solo principio que lo contradiga. La segunda ley no viola la primera, más bien es una extensión de la misma
1.3 Tercera Ley de la Termodinamica
1.3.1 Esta ley establece que es imposible conseguir el cero absoluto de la temperatura (0 grados Kelvin), cuyo valor es igual a - 273.15°C. Alcanzar el cero absoluto de la temperatura también seria una violación a la segunda ley de la termodinámica, puesto que esta expresa que en toda máquina térmica cíclica de calor, durante el proceso, siempre tienen lugar pérdidas de energía calorífica, afectando asi su eficiencia, la cual nunca podrá llegar al 100% de su efectividad.
1.3.1.1 La eficiencia y la máxima eficiencia
1.3.1.1.1 Las predicciones de la segunda ley son igualmente aplicables a la fricción que toda máquina sufre, interna o externamente, ya sea el motor de un automóvil, una locomotora y los rieles por el que se desplaza, un avión, un cohete, el flujo de vapor en el interior de una tubería, etc. Estas pérdidas de energía, también reducen la eficiencia. Los diseñadores de maquinaria compiten por crear sus dispositivos o máquinas con la mayor eficiencia posible, pero como las pérdidas de energía por fricción y calor son inevitables aparece la pregunta: ¿cuál será la máxima eficiencia que se puede alcanzar?
1.3.1.1.1.1 Ciclo reversible: un ciclo ideal
1.3.1.1.1.1.1 ¿Existiría una máquina capaz de no perder energía por fricción y además alcanzar ese cero absoluto? Hay una teoría que proporciona un límite teórico para la eficiencia que es ideal y menor al 100%, llamado así por el ingeniero Nicolás Leonard Sadi Carnot, quien consideró que el ciclo más eficiente, para una máquina térmica, sería un ciclo ideal reversible. En este ciclo una maquina térmica recibe calor de un depósito de alta temperatura y lo expulsa hacia un depósito de baja temperatura. Como se trata de depósitos térmicos, las temperaturas de alta y baja son constantes, sin importar la cantidad de calor recibido y cedido por la máquina térmica y cuyos procesos se denominan isotérmicos (igual temperatura). Como en el ciclo entre los dos depósitos en que funciona la máquina todo proceso es reversible, el ciclo debe ser reversible, por lo que puede invertirse y la maquina de calor se convierte en un refrigerador.
1.3.1.1.1.1.1.1 Nuestro universo se comporta como una máquina térmica, en las regiones donde hay cantidades de estrellas, emitiendo enormes cantidades de calor, tal como un deposito de alta temperatura, y como un refrigerador, en los lugares que distan mucho, de las estrellas, pues son regiones de espacio oscuro y frio, que se comportan como un deposito de baja temperatura. Y como en estas regiones de alta y baja temperatura en el universo las diferencias de temperaturas son enormes, el proceso de emisión y recepción de energía es irreversible, por lo que en el, todo proceso es irreversible incluyendo el tiempo, que está muy ligado a las irreversibilidades.
Show full summary Hide full summary

Similar

Segunda Ley de la Termodinámica
Virginia León
Termodinámica
Polett Quiñones
TERMODINÁMICA
jonathan.estevez
Termodinámica
Rafael Valencia
Termodinámica
Brenda De la Vega
Termodinámica
Yesenia Giron Enriquez
PRESIÓN
Fh Elly
TERMODINAMICA
Antonio Espinoza
primera ley de la termodinamica
oscar javier bustos rodriguez
Refrigeración
ROCIO CORDOVA
SUSTANCIAS PURAS
ing.luisamora