ACTIVIADAD II

se puede medir a partir de sus efectos en el sistema especial, los cuales pueden ser: cambios de volumen debido a la dilatación (termómetros de vidrio o de mercurio), cambios en una resistencia eléctrica o generación de potencial eléctrico en dos materiales diferentes.
Calor:
El flujo de calor debe entenderse como la transmisión de energía en virtud de una diferencia de temperatura entre dos puntos. El calor se transmite del sistema de mayor temperatura al de temperatura menor. Otro aspecto de esta definición de calor es que un cuerpo nunca contiene calor; por tanto, el calor es un fenómeno de transporte de energía.
Diferencia de calor y temperatura.
Temperatura es un sistema de medida mientras que el calor es un fenomeno de de transporte de enrgia.
EQUILIBRIO TERMODINAMICO

El estado local de un sistema termodinámico en equilibrio queda determinado por los valores de sus cantidades y parámetros intensivos tales como: la presión, la temperatura, etc. Específicamente, el equilibrio termodinámico se caracteriza por tener un valor mínimo en sus potenciales termodinámicos, tales como la energía libre de Helmholtz, es decir, sistemas con temperatura y volumen constantes
Así, los sistemas termodinámicos que podemos estudiar, se pueden clasificar en:
Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia, con los alrededores.
Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia y energía.
Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni energía.
Así, los sistemas termodinámicos que podemos estudiar, se pueden clasificar en:
Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia, con los alrededores.
Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia y energía.
Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni energía.

Para describir un sistema termodinámico debemos conocer los valores de una serie de propiedades observables macroscópicamente, llamadas variables, propiedades o funciones termodinámicas, por ejemplo, presión (P), temperatura (T), densidad (ρ), volumen (V), etc. No todas las variables termodinámicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse en función de estas, mediante una ecuación de estado.
Las variables termodinámicas pueden clasificarse en:
Extensivas: que dependen de la cantidad de materia, ej. el volumen.
Intensivas: que son independientes de la cantidad de materia, ej. P, T, densidad.
Así surge otra clasificación para un sistema termodinámico, los sistemas pueden ser a su vez:
Homogéneos: las propiedades termodinámicas tiene los mismos valores en todos los puntos del sistema. El sistema está constituido por una sola fase.
Heterogéneos: las propiedades termodinámicas no son las mismas en todos los puntos del sistema. El sistema está constituidos por varias fases, separadas entre sí por una "frontera" llamada interfase

Ley cero de la termodinamica.
Las ideas de "caliente" y "frio" han formado parte de las experiencias sensoriales del hombre desde tirmpos inmemoriales. De hecho, dos de los primeros cientificos que expresaron estas ideas fueron Leonardo Da Vinci y Galileo, quienes sabian que al contacto con un tercer cuerpo, usualmente el aire, dos o mas cuerpos en contacto con él " se mezclaban de una manera apropiada hasta alcanzar una misma condicion".
Ahora consideremos el comportamiento de dos o mas sistemas constituidos de la siguinte manera.
Ley cero de la termodinamica. a) A y B se encuentran en equilibrio termico con C. b) A y B se encuentran en equilibrio termico entre si.
Los sistemas A y B estan separados entre si por una pared adiabatica, pero cada uno de ellos estan en contacto termico con el tercer sistema C a traves de paredes diatermicas, estando todo el conjunto rodeado por una pared adiabatica. Nuestra experiencia dice que ambos sistemas alcanzaran el equilibrio termico con el tercero y que no tendra lugar ningun cambio posterior si la pared adiabatica que separan A y B se remplaza por una pared diatermica como se muestra en la fig.
Estas experiencias pueden resumirse en una ley llamada Ley Cero de la termodinamica: "Dos sistemas en equilibrio termico con un tercero estan en equilibrio entre si".
La Ley Cero nos permite diferenciar los cuerpos entre si con respecto a su "grado de calentamiento".
Por ejemplo, Considera un cuerpo B que consiste en un tubo con un capilar conteniendo mercurio y cuyos niveles de altura sobre el capilar representan diferentes temperaturas. Ahora considera un cuerpo A, por ejemplo el cuerpo Humano, si acercas el termometro al cuerpo humano y lo dejas suficiente tiempo, el termometro alcanzara el valor correspondiente a su temperatura, esto es, el termometro y el cuerpo humano estaran en equilibrio termico entre si y por lo tanto tendran el mismo valor numerico para la propiedad temperatura.
ACTIVIDAD III
Ecuacion del Gas Ideal y Leyes de los Gases ideales
En el caso de un gas, entre las propiedades p, V, T y n existe la relación que constituye su ECUACIÓN TÉRMICA DE ESTADO:
f ( p, V, T, n ) = 0 (ec.1)
Esta ecuación puede escribirse de forma más general combinando las propiedades V y n en la magnitud específica :
v = V / n ( volumen molar )
f ( p, V, T ) = 0 (ec.2)
En general, la ecuación de estado varía de una sustancia a otra. Sólo en algunos casos, como ocurre en los gases ideales, podemos obtener una ecuación de estado:
p * v = R* T (ec.3)
v: volumen molar ( v = V / m )
R: constante universal de los Gases ( R = R / m )
Otras formas alternativas de esta relación son:
p * V = m * R * T (ec.4)
V : volumen específico ( v = V / m)
p * V = n * R * T (ec.5)
Esta ecuación puede deducirse de las LEYES DE BOYLE y DE GAY-LUSSAC que cumplen experimentalmente los gases de baja densidad (presiones bajas y temperaturas altas ), por lo que el modelo del gas ideal también cumplirá estas leyes.
Ley de Boyle – Mariotte: En 1662 el inglés Robert Boyle, observó durante sus experimentos con una cámara de vacío que la presión de los gases es inversamente proporcional a su volumen, manteniendo la temperatura constante:
P1 * V1 = P 2 * V 2 ---- P * V = constante ( T = const. )
Ley de Gay – Lussac : En 1802, J. Charles y J. Gay-Lussac, determinaron de modo experimental que a bajas presiones el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta ( la temperatura se mide en kelvin (273 º K = 0º C) ya que no podemos dividir por cero, no existe resultado.), manteniendo la presión constante:
V1 / T1 = V2 / T2 ( P = const.)
Ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema.
P1 / T1 = P2 / T2 ( V = const.)
De las tres se deduce la ley universal de los gases
ACTIVIDAD IV
Primera y Segunda Ley de la termodinamica
La primera ley de la termodinámica afirma que la energía total de cualquier sistema aislado se conserva.
Se trata de la generalización de la segunda ley de Newton (conservación del movimiento), mediante el reconocimiento de que el calor Q es una forma de energía y de la energía interna U como una propiedad intrínseca de la materia.
El primer reconocimiento del principio de conservación, por Leibniz en 1693, se refería sólo a la suma de la energía cinética (½mv2) y la energía potencial (mgh) de una masa mecánica simple situada en el campo gravitacional terrestre. En la medida en que se consideraron nuevos tipos de sistemas, la forma establecida del principio de conservación fallaba repetidamente, pero en cada caso, fue posible revivirlo mediante la incorporación de un nuevo término matemático (una 'nueva clase de energía')... el principio de la conservación de la energía es uno de los más fundamentales, generales y significantes principios de la teoría física. (Callen, 1985, 11-12)]
La primera ley de la termodinámica identifica el calor como una forma de energía. Esta idea, que hoy nos parece elemental, tardó mucho en abrirse camino y no fue formulada hasta la década de 1840, gracias a las investigaciones de Mayer y de Joule principalmente. Anteriormente, se pensaba que el calor era una sustancia indestructible y sin peso (el calórico) que no tenía nada que ver con la energía. (Jou y Llebot, 3).
Primera ley de la termodinámica
Para un sistema cerrado (de masa constante) la primera ley de la termodinámica se expresa matemáticamente por medio de:
DET = Q - W
donde DET es el cambio total de energía del sistema, Q es el calor agregado al sistema y W el trabajo realizado por el sistema. La primera ley de la termodinámica sólo proporciona la expresión cuantitativa del principio de conservación de la energía. En palabras, expresa que el cambio total de energía de un sistema cerrado es igual al calor transferido al sistema, menos el trabajo efectuado por el sistema.
Si se expande DET en la expresión de la primera ley, se obtiene la ecuación
DEk + DEp + DU = Q - W
En el caso frecuente donde las energías potencial y cinética (energía externa) del sistema no cambian, esta ecuación se convierte en:
DU = Q - W
o, en forma diferencial, dU = dQ - dW y todo el intercambio de energía con el entorno sirve para cambiar sólo la energía interna.
Nota: dU representa un cambio infinitesimal en el valor de U y la integración da una diferencia entre dos valores
mientras que d denota una cantidad infinitesimal y la integración da una cantidad finita
ò dQ = Q y ò dW = W
La primera ley de la termodinámica impide la existencia de movimientos perpetuos de primera especie, es decir, aquellos que se alimentan de la energía que ellos mismos producen, sin necesidad de ningún aporte exterior. (Thellier y Ripoll, 27)
La energía total no permite caracterizar por completo un sistema macroscópico, puesto que las partículas del sistema pueden estar en diferentes distribuciones de niveles de energía, siendo igual la cantidad de energía total. Es necesaria una magnitud que pueda representar, a nivel macroscópico, el grado de orden existente entre las partículas del sistema.
[no es posible convertir completamente calor en trabajo, pero sí trabajo en calor. Así pues, mientras, según la primera ley, calor y trabajo son formas equivalentes de intercambio de energía, la segunda ley varía radicalmente su equivalencia, ya que el trabajo puede pasar íntegramente a calor pero el calor no puede transformarse íntegramente en trabajo. (Jou y Llebot, 9)
Desde el punto de vista de la primera ley de la termodinámica, los dos procesos (trabajo y calor) son equivalentes. El calor puede transformarse en trabajo, o el trabajo en calor. Esta equivalencia se pierde si consideramos la segunda ley. El trabajo es una forma más 'coherente' de energía. Siempre podemos transformarlo en calor, pero la inversa no siempre es posible. (Prigogine, 1988, p. 177)
Segunda ley de la termodinámica
El cambio de entropía de cualquier sistema y su ambiente considerados como un todo, es positivo y se aproxima a cero para cualquier proceso que se aproxime a la reversibilidad... Todos los procesos naturales dan por resultado un incremento de la entropía total. La expresión matemática de la segunda ley es simplemente:
La segunda ley afirma que en un sistema aislado el paso desde un estado A a un estado B sólo es posible si y que es imposible en sentido contrario. En el caso que SB = SA es posible pasar tanto de A a B como de B a A, y el proceso se denomina reversible. (Jou y Llebot, 10)
AVTIVIDAD V
Definicion de Trabajo Termodinamico
El trabajo termodinámico se define como la energía que se transfiere entre un sistema y su entorno cuando entre ambos se ejerce una fuerza. Numéricamente, el trabajo infinitesimal “d‾W” que realiza una fuerza “F” al sufrir su punto de aplicación un desplazamiento “dr” viene dado por la expresión:
d‾W = F dr.
, siendo por lo tanto una magnitud escalar. El trabajo total en un desplazamiento finito del punto de aplicación de la fuerza se obtiene por integración de la expresión anterior:
W = F Δr.
Para lo cual es necesario conocer la relación entre “F” y “dr” si la fuerza no es constante.
Si un sistema en conjunto ejerce una fuerza sobre o por el medio que lo rodea y tiene lugar un desplazamiento del punto de aplicación de aquélla, el trabajo realizado por o sobre el sistema se denomina trabajo externo. Si el trabajo se realiza por una parte sobre otra se denomina trabajo interno.

En Termodinámica el trabajo interno no tiene interés y sólo importa el trabajo externo, que supone una interacción entre un sistema y su medio exterior.
Las ideas de "caliente" y "frio" han formado parte de las experiencias sensoriales del hombre desde tirmpos inmemoriales. De hecho, dos de los primeros cientificos que expresaron estas ideas fueron Leonardo Da Vinci y Galileo, quienes sabian que al contacto con un tercer cuerpo, usualmente el aire, dos o mas cuerpos en contacto con él " se mezclaban de una manera apropiada hasta alcanzar una misma condicion".
Ahora consideremos el comportamiento de dos o mas sistemas constituidos de la siguinte manera.
Ley cero de la termodinamica. a) A y B se encuentran en equilibrio termico con C. b) A y B se encuentran en equilibrio termico entre si.
Los sistemas A y B estan separados entre si por una pared adiabatica, pero cada uno de ellos estan en contacto termico con el tercer sistema C a traves de paredes diatermicas, estando todo el conjunto rodeado por una pared adiabatica. Nuestra experiencia dice que ambos sistemas alcanzaran el equilibrio termico con el tercero y que no tendra lugar ningun cambio posterior si la pared adiabatica que separan A y B se remplaza por una pared diatermica como se muestra en la fig.
Estas experiencias pueden resumirse en una ley llamada Ley Cero de la termodinamica: "Dos sistemas en equilibrio termico con un tercero estan en equilibrio entre si".
La Ley Cero nos permite diferenciar los cuerpos entre si con respecto a su "grado de calentamiento".
Por ejemplo, Considera un cuerpo B que consiste en un tubo con un capilar conteniendo mercurio y cuyos niveles de altura sobre el capilar representan diferentes temperaturas. Ahora considera un cuerpo A, por ejemplo el cuerpo Humano, si acercas el termometro al cuerpo humano y lo dejas suficiente tiempo, el termometro alcanzara el valor correspondiente a su temperatura, esto es, el termometro y el cuerpo humano estaran en equilibrio termico entre si y por lo tanto tendran el mismo valor numerico para la propiedad temperatura.
ACTIVIDAD III
Ecuacion del Gas Ideal y Leyes de los Gases ideales
En el caso de un gas, entre las propiedades p, V, T y n existe la relación que constituye su ECUACIÓN TÉRMICA DE ESTADO:
f ( p, V, T, n ) = 0 (ec.1)
Esta ecuación puede escribirse de forma más general combinando las propiedades V y n en la magnitud específica :
v = V / n ( volumen molar )
f ( p, V, T ) = 0 (ec.2)
En general, la ecuación de estado varía de una sustancia a otra. Sólo en algunos casos, como ocurre en los gases ideales, podemos obtener una ecuación de estado:
p * v = R* T (ec.3)
v: volumen molar ( v = V / m )
R: constante universal de los Gases ( R = R / m )
Otras formas alternativas de esta relación son:
p * V = m * R * T (ec.4)
V : volumen específico ( v = V / m)
p * V = n * R * T (ec.5)
Esta ecuación puede deducirse de las LEYES DE BOYLE y DE GAY-LUSSAC que cumplen experimentalmente los gases de baja densidad (presiones bajas y temperaturas altas ), por lo que el modelo del gas ideal también cumplirá estas leyes.
Ley de Boyle – Mariotte: En 1662 el inglés Robert Boyle, observó durante sus experimentos con una cámara de vacío que la presión de los gases es inversamente proporcional a su volumen, manteniendo la temperatura constante:
P1 * V1 = P 2 * V 2 ---- P * V = constante ( T = const. )
Ley de Gay – Lussac : En 1802, J. Charles y J. Gay-Lussac, determinaron de modo experimental que a bajas presiones el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta ( la temperatura se mide en kelvin (273 º K = 0º C) ya que no podemos dividir por cero, no existe resultado.), manteniendo la presión constante:
V1 / T1 = V2 / T2 ( P = const.)
Ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema.
P1 / T1 = P2 / T2 ( V = const.)
De las tres se deduce la ley universal de los gases
ACTIVIDAD IV
Primera y Segunda Ley de la termodinamica
La primera ley de la termodinámica afirma que la energía total de cualquier sistema aislado se conserva.
Se trata de la generalización de la segunda ley de Newton (conservación del movimiento), mediante el reconocimiento de que el calor Q es una forma de energía y de la energía interna U como una propiedad intrínseca de la materia.
El primer reconocimiento del principio de conservación, por Leibniz en 1693, se refería sólo a la suma de la energía cinética (½mv2) y la energía potencial (mgh) de una masa mecánica simple situada en el campo gravitacional terrestre. En la medida en que se consideraron nuevos tipos de sistemas, la forma establecida del principio de conservación fallaba repetidamente, pero en cada caso, fue posible revivirlo mediante la incorporación de un nuevo término matemático (una 'nueva clase de energía')... el principio de la conservación de la energía es uno de los más fundamentales, generales y significantes principios de la teoría física. (Callen, 1985, 11-12)]
La primera ley de la termodinámica identifica el calor como una forma de energía. Esta idea, que hoy nos parece elemental, tardó mucho en abrirse camino y no fue formulada hasta la década de 1840, gracias a las investigaciones de Mayer y de Joule principalmente. Anteriormente, se pensaba que el calor era una sustancia indestructible y sin peso (el calórico) que no tenía nada que ver con la energía. (Jou y Llebot, 3).
Primera ley de la termodinámica
Para un sistema cerrado (de masa constante) la primera ley de la termodinámica se expresa matemáticamente por medio de:
DET = Q - W
donde DET es el cambio total de energía del sistema, Q es el calor agregado al sistema y W el trabajo realizado por el sistema. La primera ley de la termodinámica sólo proporciona la expresión cuantitativa del principio de conservación de la energía. En palabras, expresa que el cambio total de energía de un sistema cerrado es igual al calor transferido al sistema, menos el trabajo efectuado por el sistema.
Si se expande DET en la expresión de la primera ley, se obtiene la ecuación
DEk + DEp + DU = Q - W
En el caso frecuente donde las energías potencial y cinética (energía externa) del sistema no cambian, esta ecuación se convierte en:
DU = Q - W
o, en forma diferencial, dU = dQ - dW y todo el intercambio de energía con el entorno sirve para cambiar sólo la energía interna.
Nota: dU representa un cambio infinitesimal en el valor de U y la integración da una diferencia entre dos valores
mientras que d denota una cantidad infinitesimal y la integración da una cantidad finita
ò dQ = Q y ò dW = W
La primera ley de la termodinámica impide la existencia de movimientos perpetuos de primera especie, es decir, aquellos que se alimentan de la energía que ellos mismos producen, sin necesidad de ningún aporte exterior. (Thellier y Ripoll, 27)
La energía total no permite caracterizar por completo un sistema macroscópico, puesto que las partículas del sistema pueden estar en diferentes distribuciones de niveles de energía, siendo igual la cantidad de energía total. Es necesaria una magnitud que pueda representar, a nivel macroscópico, el grado de orden existente entre las partículas del sistema.
[no es posible convertir completamente calor en trabajo, pero sí trabajo en calor. Así pues, mientras, según la primera ley, calor y trabajo son formas equivalentes de intercambio de energía, la segunda ley varía radicalmente su equivalencia, ya que el trabajo puede pasar íntegramente a calor pero el calor no puede transformarse íntegramente en trabajo. (Jou y Llebot, 9)
Desde el punto de vista de la primera ley de la termodinámica, los dos procesos (trabajo y calor) son equivalentes. El calor puede transformarse en trabajo, o el trabajo en calor. Esta equivalencia se pierde si consideramos la segunda ley. El trabajo es una forma más 'coherente' de energía. Siempre podemos transformarlo en calor, pero la inversa no siempre es posible. (Prigogine, 1988, p. 177)
Segunda ley de la termodinámica
El cambio de entropía de cualquier sistema y su ambiente considerados como un todo, es positivo y se aproxima a cero para cualquier proceso que se aproxime a la reversibilidad... Todos los procesos naturales dan por resultado un incremento de la entropía total. La expresión matemática de la segunda ley es simplemente:
La segunda ley afirma que en un sistema aislado el paso desde un estado A a un estado B sólo es posible si y que es imposible en sentido contrario. En el caso que SB = SA es posible pasar tanto de A a B como de B a A, y el proceso se denomina reversible. (Jou y Llebot, 10)
AVTIVIDAD V
Definicion de Trabajo Termodinamico
El trabajo termodinámico se define como la energía que se transfiere entre un sistema y su entorno cuando entre ambos se ejerce una fuerza. Numéricamente, el trabajo infinitesimal “d‾W” que realiza una fuerza “F” al sufrir su punto de aplicación un desplazamiento “dr” viene dado por la expresión:
d‾W = F dr.
, siendo por lo tanto una magnitud escalar. El trabajo total en un desplazamiento finito del punto de aplicación de la fuerza se obtiene por integración de la expresión anterior:
W = F Δr.
Para lo cual es necesario conocer la relación entre “F” y “dr” si la fuerza no es constante.
Si un sistema en conjunto ejerce una fuerza sobre o por el medio que lo rodea y tiene lugar un desplazamiento del punto de aplicación de aquélla, el trabajo realizado por o sobre el sistema se denomina trabajo externo. Si el trabajo se realiza por una parte sobre otra se denomina trabajo interno.

En Termodinámica el trabajo interno no tiene interés y sólo importa el trabajo externo, que supone una interacción entre un sistema y su medio exterior.
ACTIVIDAD VI
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La termodinamica estuidia los fenomenos fisico-quimicos que ocurren en un sistema. Esto puede se a nivel macroscopico o nivel microscopico, estos sitemas pueden ser de diferente tipos y condiciones, en los cuales podemos tener una transferencia de energia o no.
A estos sistemas influyen aspectos tales como lo son la presion, temperatura, etc.
Asi como postula leyes que nos explican la conservacion de la energia en procesos termicos.
Esta rama de la fisico-quimico nos sirve de gran ayuda ya que podemos usar estos procesos para la creacion de energia transformandola en energia mecania o trabajo.
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Esta herramienta (webquest) fue de gran ayuda ya que pudimos entender los procesos termicos
asi como su aplicacion a diversas ramas. Sin la nececidad de andar buscando tanto ya que todo esta contenido en el mismo.
( en pocas palabras es de gran ayuda)
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