martes, 25 de junio de 2013

Leyes de la termodinámica



También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
Eentra ? Esale = ?Esistema
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:
\ Q = \Delta U + \ W
Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrase en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo, en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía tal que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley, también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos a temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja.
Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.
Enunciado de Clausius
Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.
En palabras de Sears es: " No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada".
Enunciado de Kelvin
No existe ningún dispositivo que, operando por ciclos, absorba calor de una única fuente y lo convierta íntegramente en trabajo.
Otra interpretación
Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente. Debido a esto podemos concluir que el rendimiento energético de una máquina térmica cíclica que convierte calor en trabajo siempre será menor a la unidad y ésta estará más próxima a la unidad cuanto mayor sea el rendimiento energético de la misma. Es decir, mientras mayor sea el rendimiento energético de una máquina térmica, menor será el impacto en el ambiente, y viceversa.
Tercera ley de la termodinámica
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. No es una noción exigida por la Termodinámica clásica, así que es probablemente inapropiado tratarlo de “ley”.
Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. "El demonio de Maxwell" ejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica.
Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.
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 un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.
A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

sábado, 22 de junio de 2013

Trabajo



Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, causando una 
aceleración de dirección de la fuerza, se realiza un trabajo.
Sse mueve un objeto de un lugar 

a otro pero regresa a su 

estado original, no existe trabajo 

porque el mismo implica 

un cambio de posición. Si una fuerza constante no produce 

movimiento no se realiza trabajo. Por ejemplo: Sostener un 

objeto con el brazo no implica que necesariamente se 

realizando un trabajo sobre él, sin importar el esfuerzo que 

se hace para sostenerlo.

Si es un sistema termodinámico, el trabajo no es 
necesariamente de naturaleza mecánica, ya que la energía 
intercambiada en las interacciones puede ser también 
calorífica, eléctrica, magnética o química, por lo que no 
siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico.

Unidades de medida:

Sistema Internacional de Unidades

  • JULIO o joule, unidad de trabajo en el SI
  • Kilojulio: 1 kJ = 103 J

Sistema Técnico de Unidades

  • KILOPONDIMETRO (kgm) = 1 Kilogramo-fuerza x 1 metro = 9,80665 J

Sistema Cegesimal de Unidades

  • ERGIO: 1 erg = 10-7 J

Sistema anglosajón de unidades

  • TERMIA INGLESA (th), 105 BTU
  • BTU, unidad básica de trabajo de este sistema

Sistema técnico inglés

PIE- LIBRA-FUERZA (foot-pound) (ft-lb)

Otras unidades

  • kilovatio hora
  • Caloría termoquímica (calTQ)
  • termia EEC
  • Atmósfera-litro (atm·L)

martes, 18 de junio de 2013

Energía



Es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo en un determinado tiempo.

Tipos de energía:

La potencial: es la energía contenida en un cuerpo, por ejemplo: la energía humana, la del agua, del vapor, etc.
La energía cinética: es la que posee un cuerpo debido a su movimiento o velocidad; por ejemplo: la energía del agua a través de un río, la energía del aire en movimiento, etc.
Se conocen también otras clases de la energía que en su esencia son energía cinética o potencial o combinaciones de las mismas. Algunas de ellas son:

Energía Calórica o térmica: Producida por el aumento de la temperatura de los objetos al realizarse un intercambio de calor entre dos cuerpos. Como sabemos, los cuerpos están formados por moléculas y éstas a su vez están en constante movimiento. 

Energía Mecánica: Es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética; por ejemplo: La energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial) y hacer cierto recorrido (energía mecánica); o el agua de unas cascada (energía potencial), que al caer hacer mover las aspas de una turbina (energía mecánica).

Energía Química: Es la producida por reacciones químicas que desprenden calor o que por su violencia pueden desarrollar algún trabajo o movimiento. Los alimentos son un ejemplo de energía química ya que al ser procesados por el organismo nos ofrecen calor (calorías) o son fuentes de energía natural (proteínas y vitaminas) . Los combustibles al ser quemados producen reacciones químicas violentas que producen trabajo o movimiento.

Energía Eléctrica: Esta es la energía más conocida y utilizada por todos. Se produce por la atracción y repulsión de los campos magnéticos de los átomos de los objetos. La utilizamos diariamente en nuestros hogares. Observamos como se transforma en energía calórica en el horno o la plancha; en energía luminosa en el bombillo y energía mecánica en los motores.

Aún existen muchas otras formas de energía que tienen gran aplicación práctica en la industria como: La nuclear, la energía radiante y así sucesivamente.

lunes, 17 de junio de 2013

Fuerza



Se define como la causa capaz de deformar un cuerpo o producir un movimiento.
Por ejemplo, al levantar pesas, al 
golpear una pelota, al 
empujar algún cuerpo sólido, al 
tirar una locomotora de los 
vagones, al realizar un esfuerzo 
muscular, al empujar algo, 
y así sucesivamente. Siempre hay una consecuencia.
El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto 
puede ser:
Modificación del estado de movimiento: En que se   
encuentra el objeto que la recibe.
Modificación de su aspecto físico:También pueden ocurrir 
los dos efectos en forma simultánea. Como sucede, por 
ejemplo, cuando alguien patea una lata de bebida: la lata 
puede adquirir movimiento y también puede deformarse.
De todos los ejemplos citados podemos concluir que:
La fuerza es un tipo de acción que un objeto ejerce sobre 
otro objeto (se dice que existe una interacción).


domingo, 16 de junio de 2013

La materia



Definición: Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio
La Química es la ciencia que estudia su naturaleza, composición y transformación.
Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir.
 Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está  hecho de materia.
Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia.
De acuerdo a estos ejemplos, en el mundo natural existen distintos tipos de materia, la cual puede estar constituida por dos o más materiales diferentes, tales como la leche, la madera, un trozo de granito, el azúcar, etc. Si un trozo de granito se muele, se obtienen diferentes tipos de materiales
La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por su masala cual se mide normalmente en kilogramos o en unidades múltiplo o submúltiplo de ésta (en química, a menudo se mide en gramos). La masa representa una medida de la inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre, y en este caso se denomina peso.  (La masa y el peso se confunden a menudo en el lenguaje corriente; no son sinónimos).
Volumen de un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cúbico (m³) y demás múltiplos y submúltiplos.

miércoles, 12 de junio de 2013

Termodinàmica



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.


Es importante subrayar que existe una serie de conceptos básicos que es fundamental conocer previamente antes de entender cómo es el proceso de la termodinámica. En este sentido uno de ellos es el que se da en llamar estado de equilibrio que puede definirse como aquel proceso dinámico que tiene lugar en un sistema cuando tanto lo que es el volumen como la temperatura y la presión no cambian.
De la misma forma está lo que se conoce por el nombre de energía interna del sistema. Esta se entiende como la suma de lo que son las energías de todas y cada una de las partículas que conforman aquel. En este caso, es importante subrayar que dichas energías sólo dependen de lo que es la temperatura.


El tercer concepto que es fundamental que conozcamos antes de conocer cómo es el proceso de la termodinámica es el de ecuación de estado. Una terminología con la que viene a expresarse la relación que existe entre lo que es la presión, la temperatura y el volumen.
La base de la termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos. La primera ley de la termodinámica, que se conoce como el principio de conservación de la energía, señala que, si un sistema hace un intercambio de calor con otro, su propia energía interna se transformará. El calor, en este sentido, constituye la energía que un sistema tiene que permutar si necesita compensar los contrastes surgidos al comparar el esfuerzo y la energía interior.
La segunda ley de la termodinámica supone distintas restricciones para las transferencias de energía que, en hipótesis, podrían llevarse a cabo si se tiene en cuenta la primera ley. El segundo principio sirve como regulador de la dirección en la que se llevan a cabo los procesos termodinámicos e impone la imposibilidad de que se desarrollen en sentido opuesto. Cabe destacar que esta segunda ley se respalda en la entropía, una magnitud física encargada de medir la cantidad energía inservible para generar trabajo.


La tercera ley contemplada por la termodinámica, por último, destaca que no es posible lograr una marca térmica que llegue al cero absoluto a través de una cantidad finita de procedimientos físicos.
Entre los procesos termodinámicos, se destacan los isotérmicos (no cambia la temperatura), los isócoros (no cambia el volumen), los isobáricos (no cambia la presión) y los adiabáticos (no hay transferencia de calor).


Tomado de: Definición de termodinámica - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/termodinamica/#ixzz2W3xcFzos