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Térmica y termodinámica - Coggle Diagram
Térmica y termodinámica
Definiciones conceptuales y características
Temperatura
Unidad: Celsius °C
0°C ---> Punto de congelamiento del agua
100°C ---> Punto de ebullición del agua
Unidad: Kelvin (K)
T / K = t / °C + 273 ---> Convertir Celsius a Kelvin
Equilibrio térmico
Si en un sistema hay dos cuerpos de temperaturas diferentes y se ponen en contacto, fluirá calor del cuerpo
más caliente al más frío.
Luego de un tiempo suficiente, estáran en equilibrio térmico
(temperatura igual).
Temperatura (T):
Medida de energía cinértica media de una sustancia.
Unidad: Kelvin
Mayor movimiento de partículas = Mayor temperatura
La temperatura es directamente proporcional a la energía cinética.
Calor y Energía Interna
Calor (Q):
Cantidad de energía cinética (térmica) que fluye de un cuerpo a otro.
Unidad: Joule
Energía térmica (energía cinetica):
Energía en la forma de energía cinética en los átomos de un material.
El cuerpo de mayor temperatura le pasa la energía térmica al de menos temperatura.
(Más temp. al de menos temp.)
Uno pierde energía
(menos temperatura) mientras que el
otro gana energía
(más temperatura).
Energía interna (U):
Total de las energías cinética (térmica) y potencia del la sustancia. Unidad: Joule
Energía cinética
surge del movimiento de moléculas
(rotación y traslación).
Energía potencial
surge de las
fuerzas de atracción
entre moléculas.
Calor Específico y Capacidad Calorífica
Calor específico (c):
Cantidad de
energía necesaria
para elevar la temperatura de 1kg de la sustancia 1°C
Unidades:
J KG-1°C-1
Capacidad calorífica (C)
:
Calor necesario
para elevar la temperatura de un cuerpo en 1°C
Unidades:
J°C-1 ó JK-1
Fases (estados) de la materia y calor latente
Cambio de fase
Calor latente (L):
Energía necesaria para un cambio de fase.
Unidad:
J Kg-1
La gran mayoría de calor para un cambio de fase se va para
romper los enlaces entre las moléculas
(energía de unión o potencial), pero la energía cinética no varía
(no hay ΔT)
.
Fases (estados) de la materia
Sólidos
Las partículas están muy unidas y vibran en su lugar.
Líquidos
Mayoría de energía cinética en forma de vibraciones, pero
menos que en los sólidos.
Gases
Mayor energía potencial
Distancia entre partículas es 10 mayor
que en los sólidos y líquidos.
Gases ideales
Gas hecho por
partículas idénticas
(muy pequeñas, valor cercano a 0). Sus interacciones solo son colisiones ocasionales y
elásticas
Presión
Fuerza F
actúa perpendicular mente sobre superficie de
área A.
Unidad:
N m-2
Bases teóricas
Conceptos térmicos
Q = m c ΔT
Calor
Q = mL
Modelización de un gas
p = F / A
Presión
n = N / NA
pV = nRT
Ley de los gases ideales
R = 8,134 J mol-1 K-1 (cTe de los gases ideales)
Energía cinética medio de una molécula de gas
n = m / M
n = número de moles; M = masa molar; m = masa
Termodinámica
Q = ΔU + W
1ra ley
U = (3/2)* nRT
Energía interna
ΔS = ΔQ / T
2da ley (entropía)
pV^5/3 = constante (para gases monoatómicos)
Proceso adiabático
W = pΔV
Trabajo
η = trabajo útil efectuado / entrada de energía
Eficiencia ó rendimiento
Gráficas
Gráficas de los procesos termodinámicos
Gráfica de los cambios de estado
Aplicaciones y/o ejemplos
Equilibrio térmico:
Una taza de café caliente transfiere su calor hacia su entorno y después de un tiempo ambos tienen la misma temperatura
pV = nRT
Para encontrar el valor de la presión, volumen, número de moles o la temperatura
Se puede combinar con la ecuación:
U = (3/2)* nRT
A partir de esta ecuación surgen ecuaciones para los diferentes procesos termodinámicos
P V / T = cTe
T constante ---> pV = cTe
(isotérmico)
p constante ---> V1/T1 = V2/T2
(isobárico)
Energía cinética (térmica constante)
V constante ---> p1/T1 = p2/T2
(isocórico)
Conceptos térmicos
Q = m c ΔT
Pueden ser utilizadas para resolver ejercicios resolver ejercicios relacionados a los cambios de fase, considerando el calor específico de la sustancia y dependiendo si está está en un proceso de fusión, vaporización, etc.
Esto puede ser complementado con la gráfica para los cambios de fase para comprender mejor el ejercicio.
Q = mL
