Termodinamica

La termodinámica no es más que el proceso en el cual transfiere energía como calor y como trabajo.

Que es el calor, el calor es una transferencia de energía debido a un cambio de temperatura, y el trabajo no es más que una transferencia de energía que no se debe a un cambio de temperatura.

Si hablamos de termodinámica tenemos que enfocarnos que es un sistema y un sistema es un conjunto de objetos que debemos considerar.

En la Termodinámica hay 3 tipos de Sistemas:

1) Sistemas Aislados: No hay trasferencias de masa o energía con el entorno

2) Sistema Abierto: Transfiere masa y energía con su entorno.

3) Sistemas Aislado: No hay transferencia de masa o energía con el entorno.

La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales. El calor es una transferencia de energía, como energía térmica, de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura.

La energía interna es la energía total de todas las moléculas del objeto, incluye energía cinética de traslacion, rotacion y vibración de las moleculas, energia potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas.

· Primera ley de la termodinámica

Esta ley se expresa como

E_int = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)... es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.

· Segunda Ley de la Termodinámica

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.

Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:

Enunciado de Kelvin - Planck: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

• 3era Ley de La Termodinámica
  
  

Historia: Formulación de la Tercera Ley

Walther Hermann Nernst (1864-1941) encontró que al disminuir la temperatura y acercarse al cero absoluto, el calor específico de las sustancias disminuye continuamente. Desde luego, al llegar a estas temperaturas las sustancias están en la fase sólida. No existe ninguna sustancia que a estas temperaturas sea gas o líquido. De estos resultados Nernst formuló en 1906 la tercera ley de la termodinámica, que se refiere a las propiedades termodinámicas de las sustancias en la cercanía del cero absoluto de temperatura. Una consecuencia de la tercera ley es que el calor específico de todas las sustancias se anula al llegar su temperatura a ser cero grados absolutos, es decir a -273ºC.

La Tercera de las leyes de la termodinámica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.

Si la tendencia de la entropía está relacionada con el estado de agregación del sistema y sabemos que éste está relacionado con la temperatura, tendría que existir una temperatura a la cual los cristales tendrán una entropía nula.

Tercera Ley: "La entropía de los cristales perfectos de todos los elementos y compuestos es cero en el cero absoluto de temperatura" al hablar de cristales estamos relacionando la tercera ley con los cambios orden-desorden.

De esta forma cualquier sustancia a una temperatura mayor que 0ºK tendrá un valor positivo de entropía.

Como la entropía es una función de estado, entonces el cambio de entropía en una reacción química vendrá dado por la diferencia entre la entropía de los productos “estado final” y los reactivos “estado inicial”

DS = å S (productos) - å S (reaccionantes)

Ley cero de la termodinámica

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x e y) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema.