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Leyes de la Termodinámica, image - Coggle Diagram
Leyes de la Termodinámica
Ley cero de la Termodinámica
Se basa en la observación y en su
comprobación experimental
Si dos cuerpos están en contacto térmico por un tiempo lo suficientemente
largotle, se dice que el equilibrio
térmico prevalece.
Dos sistemas que están individualmente en equilibrio térmico con un tercero y
estos dos están en equilibrio térmico uno con el otro, entonces los tres sistemas
tienen el mismo valor de la propiedad llamada temperatura.
Existe para cada sistema termodinámico en equilibrio una propiedad
llamada temperatura. La igualdad de la temperatura es una condición necesaria y
suficiente para el equilibrio térmico.
La Ley Cero define así una propiedad (temperatura) y describe su
comportamiento.
Se usan dos escalas absolutas actualmente
La escala Kelvin
K = 273.15 + °C
la escala Rankine
R = 459 + °F
si T1 = T3 y T2 = T3, entonces T1 = T2, donde 1, 2 y 3 designan sistema
Ejemplo
El termómetro es un buen ejemplo de aplicación de la ley cero de la termodinámica, pues al medir por ejemplo la temperatura de un vaso de agua, el agua está en contacto con el vidrio y el vidrio con el mercurio, luego el mercurio de dilata o contrae según corresponda midiendo la temperatura según en la escala que esté graduado. Así el agua está en equilibrio térmico con el vidrio, y el vidrio con el mercurio, luego el mercurio y el agua están a la misma temperatura.
Segunda Ley de la
termodinámica
Describe los cambios a la entropía en un sistema
La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo
La variación de la cantidad de entropía de un sistema termodinámico aislado siempre debe ser mayor o igual a cero y sólo es igual a cero si el proceso es reversible
Regula la dirección en que se han de llevar a cabo los procesos termodinámicos al igual la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario
Se manifiesta como ineficiencias, pérdidas y flujos de desechos durante la conversión de energía, tales como el desecho de calor, combustible perdido o la operación subóptima de los sistemas.
Ejemplo
Un gas comprimido tiende a expandirse
El funcionamiento de un aire acondicionado
La transferencia de calor siempre sucede desde los cuerpos calientes a los fríos.
Tercera Ley de la Termodinámica
La tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas.
implica las siguientes consecuencias
Imposibilidad de alcanzar temperaturas cero absoluto
El comportamiento de los coeficientes termodinámicos
Teorema de Nernst
Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía. Dicho de otra forma: es imposible para cualquier proceso, sin importar cuán idealizado esté, reducir la entropía de un sistema a su valor de cero absoluto en un número finito de operaciones.
Ejemplo
Puede ejemplificarse este principio con lo que ocurre en nuestro congelador: la carne y los alimentos que depositemos allí serán llevados a temperaturas muy bajas, para enlentecer o incluso detener prácticamente los procesos bioquímicos en su interior, retardando su descomposición y maximizando su vida útil.
La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.
Primera Ley de la Termodinámica
Ley de la conservación de la energía
El cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor añadido al sistema menos el trabajo realizado por el sistema.
La unidad estándar es el Joule, aunque algunas veces se expresa en calorías o en BTU
Cuando se añade una cantidad de calor a un sistema, éste va a responder de una forma en que se logrará un nuevo equilibrio, resultando un cambio en su energía interna, y además en una generación de un trabajo mecánico.
Ejemplo
En un motor de combustión interna, se agrega en el pistón un chispazo, que inicia una reacción de combustión. Esta reacción aportará el calor para que el mismo sistema se expanda, generando un trabajo mecánico que permitirá al automóvil un avance.
