CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA

La Termodinámica es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.El Calor, es energía en tránsito; los cuerpos ceden o ganan calor.La Temperatura, se define como una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Más específicamente, relacionada con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.

MEDIDA DE LA TEMPERATURA

El termómetro es el instrumento utilizado para medir la temperatura. Su funcionamiento se basa en dos hechos:Las propiedades de los cuerpos

al variar la temperatura.La temperatura adquirida por

dos cuerpos en contacto.

MEDIDA DE LA TEMPERATURA

La lectura del termómetro se realiza en una escala graduada en función de la altura alcanzada por el mercurio. Es usual medir la temperatura en grados centígrados (°C), en el S.I. se utiliza grados Kelvin (°K) y en el sistema británico se mide en grados Fahrenheit (°F).

MEDIDA DE LA TEMPERATURALa escala Celsius o centígrados, recibió su nombre en honor al astrónomo Andrew Celsius, basa en un punto de congelación del agua de 0 C y un punto de ebullición del agua de 100 C. La escala Kelvin fue nombrada en honor al físico William Thomson, barón Kelvin. El agua hierve a 373,15 K y se congela a 273,15 K.La escala Fahrenheit, llamada así en honor al físico Daniel Gabriel Fahrenheit. Esta escala cuenta con un punto de ebullición del agua de 212 F y un punto de congelación del agua de 32 F.

MEDIDA DEL CALOR

Para medir la cantidad de calor se utilizan dos unidades de medida:oLa caloría (cal) que se define como la

cantidad de calor que debe absorber un gramo de agua para que su temperatura aumente en un grado centígrado.

oEn el S.I. el julio (J) La equivalencia entre las dos unidades es:

1 cal=4,186J

CALOR Y VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA:Cuando un cuerpo absorbe calor, se produce calentamiento o aumento en su temperatura y cuando cede calor se produce enfriamiento o disminución de la temperatura:• Relación entre el calor suministrado y el aumento de temperatura para una masa constante

de una sustancia: cuando se suministra calor a una sustancia y se produce aumento de temperatura, la cantidad de calor suministrado es directamente proporcional a dicho aumento de temperatura.

• Relación entre el calor suministrado y la masa para un aumento constante de temperatura de una misma sustancia: cuando se suministra calor a diferentes masas de la misma sustancia y en todos los casos se produce el mismo aumento de temperatura, la cantidad de calor suministrado es directamente proporcional a la masa de la sustancia.

• Relación entre el calor suministrado y el material del cual está constituida la sustancia para las masas y aumentos de temperatura constantes: cuando se suministra calor a iguales masas de diferentes sustanciasen las cuales se producen iguales aumentos de temperatura, el calor suministrado depende del material del cual están constituidas las sustancias.

CALOR ESPECÍFICO (ce)

El calor específico de un material es la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo de una sustancia para que su temperatura aumente en un grado centígrado.Calor específico de algunas sustancias:

La cantidad de calor se expresa como: Q=m*ce*CT

Donde:m, masa del cuerpoCe, calor específicoCT, variación de la temperatura (Tf – Ti)

El equilibrio térmico. Cuando dos cuerpos se ponen en contacto a diferente temperatura, después de determinado tiempo alxanzan la misma temperatura; por lo que se dice que los dos cuerpos alcanzan el equilibrio térmico.

Qabs = -Qced

TRANSMISIÓN DE CALOR.

CONDUCCIÓN: CONVECCIÓN RADIACIÓN

La conducción es la transferencia térmica obtenida por contacto directo. El pescado que se enfría por contacto directo con el hielo experimenta una transferencia térmica por conducción.

La convección es la transferencia térmica causada por el movimiento natural o forzado de un fluido (líquido o gas). El pescado de una cámara de refrigeración se puede enfriar por transmisión térmica convectiva debido a la circulación del aire, ya sea natural o provocada por un ventilador.

La transferencia térmica por radiación desde una fuente de calor hacia un cuerpo se efectúa sin que se caliente el espacio intermedio y sin necesidad de un material intermedio. El pescado que permanece descubierto al aire libre absorbe el calor irradiado por el sol; y el que está expuesto a una fuente luminosa en un espacio cerrado también experimenta una transferencia térmica radiante.

LA DILATACIÓN

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio.

DILATACIÓN EN SOLIDOS:Dilatación lineal: Es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo. El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después.

DILATACIÓN EN SOLIDOS:

Dilatación Volumétrica: Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura.Dilatación superficial: Cuando un área o superficie se dilata, lo hace incrementando sus dimensiones en la misma proporción. Por ejemplo, una lámina metálica aumenta su largo y ancho, lo que significa un incremento de área. La dilatación superficial se diferencia de la dilatación lineal porque implica un incremento de área.

DILATACIÓN EN LÍQUIDOS: Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos.DILATACIÓN EN GASES:Los gases encerrados en un recipiente que se pueda estirar libremente aumentan de volumen al calentarse. Ya sabemos que los sólidos y los líquidos se dilatan con la temperatura pero los gases lo hacen en mucha mayor proporción.

FASES DELA MATERIA.La materia puede encontrarse en 3 fases: liquido, sólido, gaseoso y más recientemente el plasma. La fase en la cual se encuentren las sustancias depende de varios factores: la estructura interna, la temperatura y la presión.• Punto de fusión: es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases

sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Este depende de la presión.

• Punto de ebullición: es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. Es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso.

• El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.

CAMBIOS DE FASE: