UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA

FACULTAD DE INGIENERIA DE MINAS ASIGNATURA: FISICA I-PRACTICA ALUMNO: MARCO AURELIO RODRIGUEZ GOMEZDOCENTE: DRA. REBECA LINARES GUILLENSEMESTRE: II2013

PRINCIPIOS DE LA TERMODINMICAINTRODUCCIONLa Termodinmica es la rama de la fsica que se ocupa del calor y su relacin con la energa y el trabajo y que estudia los estados de equilibrio a nivel macroscpico por medio de magnitudes extensivas energa interna, entropa, volumen o composicin molar del sistema, o no-extensivas, derivadas de las anteriores temperatura, presin y potencial qumico; otras magnitudes, como la imanacin, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecnica de los medios continuos tambin pueden ser tratadas.OBJETIVOS GENERALES Dar a conocer los conocimientos previos sobre los principios de la termodinmicaOBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer la diferencia entre calor y temperatura. Conocer las Unidades de calor. RESUMEN

CAPACIDAD TRMICALa capacidad trmica es una magnitud fsica derivada (derivada, porque se compone de dos magnitudes bsicas), que se mide en cal/ (calora por grado Celsius) por eso es derivada, se compone de dos magnitudes bsicas: calor (medido en caloras) y temperatura (medida en grados Celsius). Si un cuerpo recibe una cantidad de calor Q y su temperatura vara (se eleva o disminuye) en T, la capacidad trmica de este cuerpo estar dada por la siguiente frmula:

Q es el smbolo universal del calor.T es el smbolo de temperatura. se llama Delta y es una letra griega que expresa una variacin. Por ejemplo: T significa una variacin en la temperatura, y se lee delta T.C (en mayscula siempre) es el smbolo de capacidad trmica. CAMBIOS DE FASEEn fsica y qumica se denomina cambio de estado a la evolucin de la materia entre varios estados de agregacin sin que ocurra un cambio en su composicin. Los tres estados ms estudiados y comunes en la tierra son el slido, el lquido y el gaseoso; no obstante, el estado de agregacin ms comn en nuestro universo es el plasma, material del que estn compuestas las estrellas (si descartamos la materia oscura). La fusin es el cambio de estado de slido a lquido. Por el contrario la solidificacin o congelacin es el cambio inverso, de lquido a slido. La vaporizacin es el cambio de estado de lquido a gas. Contrariamente la licuacin o condensacin es el cambio inverso, de gas a lquido. La sublimacin es el cambio de estado de slido a gas. El cambio inverso recibe el nombre de sublimacin regresiva o cristalizacin. La ionizacin es el cambio de estado de un gas a plasma. En caso contrario, se le llama deionizacin

CALOR LATENTEEl calor latente es la energa requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de slido a lquido (calor de fusin) o de lquido a gaseoso (calor de vaporizacin).Se debe tener en cuenta que esta energa en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.Antiguamente se usaba la expresin calor latente para referirse al calor de fusin o de vaporizacin. Latente en latn quiere decir escondido, y se llamaba as porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar de aadir calor), ste se quedaba escondido. La idea proviene de la poca en la que se crea que el calor era una sustancia fluida denominada calrico. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0 C (temperatura de cambio de fase), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusin del hielo.Una vez fundido el hielo la temperatura volver a subir hasta llegar a 100 C; desde ese momento se mantendr estable hasta que se evapore toda el agua.Esta cualidad se utiliza en la cocina, en refrigeracin, en bombas de calor y es el principio por el que el sudor enfra el cuerpo.Cuando se da el calor latente, es necesario dar tambin la temperatura a la que se produce, porque, en menor cantidad, tambin hay evaporacin o fusin a otras temperaturas (por ejemplo, la evaporacin del sudor en la piel ocurre a temperaturas inferiores a 100 C), con valores distintos de calor latente.El agua tiene un calor de vaporizacin alto ya que, para romper los puentes de hidrgeno que enlazan las molculas, es necesario suministrar mucha energa; tambin tiene un calor de fusin alto. Una de las ventajas del elevado calor de vaporizacin del agua es que permite a determinados organismos disminuir su temperatura corporal. Esta refrigeracin es debida a que, para evaporarse, el agua de la piel (por ejemplo, el sudor) absorbe energa en forma de calor del cuerpo, lo que hace disminuir la temperatura superficial. Otro buen ejemplo del calor latente de vaporizacin del agua es cuando se riega el suelo: el agua se evapora y absorbe energa, por lo que el ambiente se refresca.Es importante saber que no todos los sistemas materiales tienen el mismo calor latente, sino que cada sustancia tiene sus propios calores latentes de fusin y vaporizacin. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINMICAEl primer principio de la termodinmica o primera ley de la termodinmica,1 es "La energa ni se crea ni se destruye, solo se transforma":En un sistema cerrado adiabtico (que no hay intercambio de calor con otros sistemas o su entorno como si estuviera aislado) que evoluciona de un estado inicial A a otro estado final B, el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido.Ms formalmente, este principio se descompone en dos partes;-El principio de la accesibilidad adiabticaEl conjunto de los estados de equilibrio a los que puede acceder un sistema termodinmico cerrado es, adiabticamente, un conjunto simplemente conexo.-un principio de conservacin de la energa:El trabajo de la conexin adiabtica entre dos estados de equilibrio de un sistema cerrado depende exclusivamente de ambos estados conectados.Este enunciado supone formalmente definido el concepto de trabajo termodinmico, y sabido que los sistemas termodinmicos slo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interaccin msica, interaccin mecnica e interaccin trmica). En general, el trabajo es una magnitud fsica que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podr ser identificado con la variacin de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida como energa interna.Se define entonces la energa interna, U, como una variable de estado cuya variacin en un proceso adiabtico es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero por un proceso no adiabtico, la variacin de la Energa debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado ser diferente del trabajo adiabtico anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interaccin trmica. Se define entonces La cantidad de energa trmica intercambiada Q (calor) como:

Siendo U la energa interna, Q el calor y W el trabajo.Por convenio, Q es positivo si va del ambiente al sistema, o negativo si lo ha perdido el sistema y W, es positivo si lo realiza el ambiente contra el sistema y negativo si est realizado por el sistema.Esta definicin suele identificarse con la ley de la conservacin de la energa y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energa. Es por ello que la ley de la conservacin de la energa se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinmica:

La variacin de energa de un sistema termodinmico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calor y la cantidad de trabajo intercambiados por el sistema con sus alrededores.En su forma matemtica ms sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:

donde:es la variacin de energa del sistema,es el calor intercambiado por el sistema a travs de unas paredes bien definidas, yes el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores.

SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINMICAEs una de las leyes ms importantes de la fsica; an pudindose formular de muchas maneras todas llevan a la explicacin del concepto de irreversibilidad y al de entropa. Este ltimo concepto, cuando es tratado por otras ramas de la fsica, sobre todo por la mecnica estadstica y la teora de la informacin, queda ligado al grado de desorden de la materia y la energa de un sistema. La termodinmica, por su parte, no ofrece una explicacin fsica de la entropa, que queda asociada a la cantidad de energa no utilizable de un sistema. Sin embargo, esta interpretacin meramente fenomenolgica de la entropa es totalmente consistente con sus interpretaciones estadsticas. As, tendr ms entropa el agua en estado gaseoso con sus molculas dispersas y alejadas unas de las otras que la misma en estado lquido con sus molculas ms juntas y ms ordenadas.El segundo principio de la termodinmica dictamina que si bien la materia y la energa no se pueden crear ni destruir, s que se transforman, y establece el sentido en el que se produce dicha transformacin. Sin embargo, el punto capital del segundo principio es que, como ocurre con toda la teora termodinmica, se refiere nica y exclusivamente a estados de equilibrio. Toda definicin, corolario o concepto que de l se extraiga slo podr aplicarse a estados de equilibrio, por lo que, formalmente, parmetros tales como la temperatura o la propia entropa quedarn definidos nicamente para estados de equilibrio. As, segn el segundo principio, cuando se tiene un sistema que pasa de un estado de equilibrio A a otro B, la cantidad de entropa en el estado de equilibrio B ser la mxima posible, e inevitablemente mayor a la del estado de equilibrio A. Evidentemente, el sistema slo har trabajo cuando est en el trnsito del estado de equilibrio A al B y no cuando se encuentre en uno de estos estados. Sin embargo, si el sistema era cerrado, su energa y cantidad de materia no han podido variar; si la entropa debe de maximizarse en cada transicin de un estado de equilibrio a otro, y el desorden interno del sistema debe aumentar, se ve claramente un lmite natural: cada vez costar ms extraer la misma cantidad de trabajo, pues segn la mecnica estadstica el desorden equivalente debe aumentar exponencialmente.Aplicado este concepto a un fenmeno de la naturaleza como por ejemplo la vida de las estrellas, las mismas, al convertir el hidrgeno, su combustible principal, en helio generan luz y calor. Al fusionar los ncleos de hidrgeno en su interior la estrella libera la energa suficiente para producirlos a esa intensidad; sin embargo, cuando intenta fusionar los ncleos de Helio no consigue liberar la misma cantidad de energa que obtena cuando fusionaba los ncleos de hidrgeno. Cada vez que la estrella fusiona los ncleos de un elemento obtiene otro que le es ms intil para obtener energa y por ende la estrella muere, y en ese orden de ideas la materia que deja atrs ya no servir para generar otra estrella. Es as como el segundo principio de la termodinmica se ha utilizado para explicar el fin del universo.La definicin formal del segundo principio de la termodinmica establece que:En un estado de equilibrio, los valores que toman los parmetros caractersticos de un sistema termodinmico cerrado son tales que maximizan el valor de una cierta magnitud que est en funcin de dichos parmetros, llamada entropa.1La entropa de un sistema es una magnitud fsica abstracta que la mecnica estadstica identifica con el grado de desorden molecular interno de un sistema fsico. La termodinmica clsica, en cambio, la define como la relacin entre el calor transmitido y la temperatura a la que se transmite. La termodinmica axiomtica, en cambio, define a la entropa como una cierta funcin a priori, de forma desconocida, que depende de los llamados "parmetros caractersticos" del sistema, y que slo puede definirse para los estados de equilibrio del sistema.Dichos parmetros caractersticos se establecen a partir de un postulado derivado del primer principio de la termodinmica, llamado a veces el principio de estado. Segn ste, el estado de equilibrio de un sistema queda totalmente definido por medio de la energa interna del sistema, su volumen y su composicin molar. Cualquier otro parmetro termodinmico, como podran serlo la temperatura o la presin, se define como una funcin de dichos parmetros. As, la entropa ser tambin una funcin de dichos parmetros.El segundo principio de la termodinmica establece que dicha entropa slo puede definirse para estados de equilibrio termodinmico, y que de entre todos los estados de equilibrio posibles que vendrn definido por los parmetros caractersticos, slo se puede dar el que, de entre todos ellos, maximiza la entropa.Las consecuencias de este enunciado son sutiles: al considerar un sistema cerrado tendente al equilibrio, los estados de equilibrio posibles incluyen todos aquellos que sean compatibles con los lmites o contornos del sistema. Entre ellos se encuentra, evidentemente, el estado de equilibrio de partida. Si el sistema vara su estado de equilibrio desde el de partida a otro, ello es debido a que la entropa del nuevo estado es mayor que la del estado inicial; si el sistema cambia de estado de equilibrio, su entropa slo puede aumentar. Por tanto, la entropa de un sistema aislado termodinmicamente slo puede incrementarse. Suponiendo que el universo parti de un estado de equilibrio, que en todo instante de tiempo el universo no se aleja demasiado del equilibrio termodinmico y que el universo es un sistema aislado, el segundo principio de la termodinmica puede formularse de la siguiente manera;La cantidad de entropa del universo tiende a incrementarse con el tiempo.Sin embargo, la termodinmica axiomtica no reconoce al tiempo como una variable termodinmica. Formalmente, la entropa slo puede definirse para estados en equilibrio. En el proceso que va de un estado de equilibrio a otro no hay estados de equilibrio, por lo que la entropa en dichos estados de no-equilibrio no puede definirse sin incurrir en inconsistencias formales dentro de la propia termodinmica. As, la entropa no puede ser una funcin del tiempo, por lo que hablar de variaciones de la misma en el tiempo es formalmente incorrecto.Cuando se hace, es debido a que se ha presupuesto que en el proceso de un estado de equilibrio a otro se ha pasado por infinitos estados intermedios de equilibrio, procedimiento que permite introducir al tiempo como parmetro. En tanto en cuanto el estado de equilibrio final sea aqul de mxima entropa posible, no se habr incurrido en una inconsistencia frontal por cuanto dichos estados de equilibrio intermedios no han afectado al nico real (el final).La formulacin clsica defiende que el cambio en la entropa S es siempre mayor o igual exclusivo para procesos reversibles que la transferencia de calor Q producida, dividido por la temperatura de equilibrio T del sistema

TRABAJO Y DIAGRAMA PVEl trabajo es la cantidad de energa transferida de un sistema a otro mediante una fuerza cuando se produce un desplazamiento. Vamos a particularizar la expresin general del trabajo para un sistema termodinmico concreto: un gas encerrado en un recipiente por un pistn, que puede moverse sin rozamiento.Por efecto de la presin (p) ejercida por el gas, el pistn sufre una fuerza F que lo desplaza desde una posicin inicial (A) a una posicin final (B), mientras recorre una distancia dx.

A partir de la definicin de presin, se puede expresar F y el vector desplazamientodl en funcin de un vector unitario u, perpendicular a la superficie de la siguiente forma: El trabajo en un diagrama p-VPara calcular el trabajo realizado por un gas a partir de la integral anterior es necesario conocer la funcin que relaciona la presin con el volumen, es decir, p(V), y esta funcin depende del proceso seguido por el gas.Si representamos en un diagrama p-V los estados inicial (A) y final (B), el trabajo es el rea encerrada bajo la curva que representa la transformacin experimentada por el gas para ir desde el estado inicial al final. Como se observa en la figura, el trabajo depende de cmo es dicha transformacin.

El trabajo intercambiado por un gas depende de la transformacin que realiza para ir desde el estado inicial al estado final.CONCLUCIONES ENTENDER LA DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA, QUE SON IMPORTANTES PARA ENTENDER ESTOS TEMAS DE CAMBIOS DE FASE ENTENDER LOS PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICABIBLIOGRAFIA ENCICLOPEDIA ON LINE WIKIPEDIA RECOPILACION DE SEPARATAS DE FISICA FISICA ING. CUSTODIO GARCIA