termodinamica
DESCRIPTION
termodinamicaTRANSCRIPT
-
FSICA BIOLGICA TERMODINMICA
-
Termodinmica Therme: calor Dynamis: movimiento (fuerzas)
Siglo XVIII:Estudio de las fuerzas que originan el calor
Estudio de las mquinas de vapor
-
HOY : Ciencia que estudia las transformaciones energFcas: mecnica, elctrica, qumica ,nuclear ,etc .Se ocupa de estados de equilibrio y no de estados dinmicos.
Hidroelctrica Elica
Solar Geotrmica
Nuclear
Petrleo Carbn
Gas Natural
Interrelaciones que existen entre las disFntas formas de energa y el desorden del universo.
-
Ley cero de la termodinmica (1925, Fahrenheit (1736)): Establece el equilibrio trmico, permite garanFzar la reproducibilidad de las mediciones de temperatura.
Otras deniciones: Parte de la Qsica que estudia la energa y la entropa. Ciencia que estudia la relacin entre el calor y el
trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que guardan relacin con ellas.
Leyes de la termodinmica
-
Primera Ley de la termodinmica (1843,Joule): Establece la conservacin de la energa en el universo.
Termmetro sin marcas. Igual nivel de mercurio Diferentes Kempos
Conclusin Igual temperatura
-
Tercera ley de la termodinmica (1923,Lewis y Randall). La entropa de las sustancias cristalinas perfectas se considera nula (cero) a la temperatura del cero absoluto.
Leyes de la termodinmica Segunda ley de la termodinmica (1824, Clausius, Kelvin y Planck):la energia total de un sistema aislado es constante Establece que la entropa total del universo siempre crece. Determina la espontaneidad de los procesos.
-
CALOR
Es una forma de energa llamada energa trmica (energa en trnsito)
Unidades : Joule, calora 1 cal = 4,184 J o 1J= 0,24cal. El calor es una forma de variar la E del sistema. No es funcin de estado y no es algo que
posea el sistema.
-
Calor Segn si el sistema absorbe o cede calor
Criterio de signos
SISTEMA
Q > 0 Q < 0
-
Consumo energtico del hombre
El cuerpo humano consume energa en funcin de su masa y del tipo de actividad que realiza.
Se mide: Met = kcal /kg h Mayor consumo calorico Mayor energia Si esa energia no se utiliza Se almacena
-
Temperatura: Es la expresin de la velocidad promedio
(energa cintica media) de las molculas de las sustancias.
La temperatura depende de: la energa que recibe la cantidad de materia o masa que posee la naturaleza de la sustancia que la
constituye
-
Propagacin del Calor:
-
Conduccin: Se produce en los slidos
-
Conduccin
La conductividad trmica es una propiedad fsicaque mide la capacidad de conduccin de calor
La inversa de la conductividad trmica es
laresistividad trmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
-
Conductividad trmica Es una magnitud que representa la capacidad con la
cual la sustancia conduce calor
Los tejidos del cuerpo humano presentan una baja conductividad trmica; se comportan como aislantes trmicos. Las propiedades trmicas de los tejidos dependen de su contenido relativo en lpidos, protenas y agua. Puede demostrarse que vara segn el contenido en agua del tejido.
METALES ALTA CONDUCTIVIDAD
-
Radiacin Se realiza en todas las fuentes de calor sin la intervencin
de las partculas materiales. As, sentimos el calor cuando acercamos la mano a una estufa o una plancha, sin necesidad de tocarla.
-
Intercambio de calor entre el cuerpo humano y el ambiente
-
Transmisin del calor por Conveccin.
Se genera por medio del intercambio entre la piel y el aire
Cuanto mayor es la aislacin , menor es el intercambio de calor.
En condiciones normales llega a ser entre el 25 y 30 % del intercambio total
-
Transmisin del calor por Conduccin.
Se realiza entre el cuerpo y los objetos que ste toca cuando exista una diferencia de temperatura.
Ac la velocidad del aire no afecta el intercambio calrico.
Si la temperatura del medio es inferior a la del cuerpo, la transferencia ocurre del cuerpo al ambiente (prdida), sino, la transferencia se invierte (ganancia).
-
Transmisin del calor por Conduccin.
En este proceso se pierde el 3% del calor, si el medio circundante es aire a temperatura normal. Si el medio circundante es agua, la transferencia aumenta considerablemente porque el coeficiente de transmisin trmica del agua es mayor que el del aire.
-
Radiacin del calor
Como todo cuerpo con temperatura mayor que 26.5 grados, los seres vivos tambin irradian calor al ambiente por medio de ondas electromagnticas. Es el proceso en que ms se pierde calor: el 60%.
La entrega de calor por radiacin diaria de una persona oscila entre 4.200 y 6.300 KJ por da
-
Evaporacin Es la prdida del 22% del calor corporal, mediante el
sudor Una corriente de aire que reemplace el aire hmedo
por el aire seco, aumenta la evaporacin.
-
Sistemas y procesos: Los elementos son: un sistema fsico, el medio
ambiente y la frontera
-
Sistemas y procesos: Segn el tipo de intercambio, los sistemas
pueden clasificarse en:
-
Tipos de sistemas
Si no hay intercambio de calor con el medio ambiente, el proceso se llama adiabtico. Si el sistema libera calor es un proceso
exotrmico. Si el sistema absorbe calor el proceso es
endotrmico
-
Trabajo
-
Primer principio de la Termodinmica: La cantidad total de calor absorbida por un sistema en
una transformacin cclica es igual al trabajo realizado por el mismo.
Q = W La ecuacin nos indica que el trabajo (W) puede
transformarse en calor (Q) y el calor puede transformarse en trabajo.
Lo que lleva a asegurar que la energa total del sistema permanece constante.
-
Energa interna
Podemos decir que: la energa interna (U) de un cuerpo es la suma de las energas cinticas de todas las molculas que lo forman, ms la suma de todas las energas potenciales de interaccin entre dichas molculas.
-
Energa interna La variacin de energa de un sistema
termodinmico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calory la cantidad de trabajointercambiados por el sistema con sus alrededores.
Q W = U Como su valor est determinado por los
estados inicial y final, se dice que la energa interna es una funcin de estado
-
Entalpa: Expresa una medida de la cantidad de energa
absorbida o cedida por un sistema termodinmico, es decir, la cantidad de energa que un sistema puede intercambiar con su entorno.
H = U + P .V [cal] Es una funcin de estado
-
ENTALPIA La entalpa es la cantidad de energa calorfica de una sustancia. En una reaccin qumica, si la entalpa de los productos es menor que la de los reactantes se libera calor y decimos que es una reaccin exotrmica. Si la entalpa de los productos es mayor que la de los reactantes se toma calor del medio y decimos que es una reaccin endotrmica.
-
Entalpa Para un proceso exotrmico H0
-
Entropa: la entropa (S) es una medida cuantitativa del
desorden. S = Q/ T [J/K]
-
Entropa Es S =0 el proceso es reversible y se
encuentra en equilibrio S >0 el proceso es espontneo S
-
Variables que afectan la entropa. Temperatura - a mayor temperatura, mayor
el movimiento molecular y mayor es la entropa.
Presin - a mayor presin se reduce el volumen y por lo tanto habr, menos orden; la entropa estara aumentando.
La cantidad de sustancia, n - es una propiedad extensiva y depende del numero de moles. A mayor cantidad de sustancia, mayor ser la entropa.
-
Cambios de entropa
-
Cambios de entropa
-
Energa libre
Es un potencial termodinmico y una medida de la espontaneidad de un proceso
-
Energa libre
-
Energa libre G =0 el proceso es reversible y el sistema
est en equilibrio G >0 el proceso es imposible, slo es
posible si le agrego calor externo G
-
Reacciones exergnicas y endergnicas
-
Recordar
Reaccion exotermica Suelta calor y la entalpia es negativa.
Reaccion endotermicaAbsorbe calor y la entalpia es positiva
Reaccion espontanea es la que utiliza la energia libre del sistema y no se necesita agregar energia externa y por lo tanto es irreversible.