miércoles, 13 de junio de 2018

"Primera ley de la Termodinámica"

La primera ley de la termodinámica establece que  la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

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Por Ejemplo: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no sea agua pues lo que está afuera recibirá calor.

"Entropía"


En termodinámica, la entropía se (simbolizada como s) es una magnitud física para un sistema termodinámico en equilibrio. Mide el número de microestados compatibles con el macroestado de equilibrio, también se puede decir que mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema.
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La entropía es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se da de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. La palabra entropía procede del griego y significa evolución o transformación. 

Pero Ammm....¿Por qué ocurren los sucesos en la Naturaleza de una manera determinada y no de otra manera?


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 Se busca una respuesta que indique cuál es el sentido de los sucesos. Por ejemplo, si se ponen en contacto dos trozos de metal con distinta temperatura, se anticipa que finalmente el trozo caliente se enfriará, y el trozo frío se calentará, finalizando en equilibrio térmico.

 https://www.youtube.com/watch?v=2mjjv1DESrU

"Demonio de Maxwell"

El  demonio de Maxwell es el nombre de una criatura imaginaria ideada en 1867 por el físico escocés James Clerk Maxwell como parte de un experimento mental diseñado para ilustrar la segunda ley de la termodinámica . Esta ley prohíbe que entre dos cuerpos a diferente temperatura se pueda transmitir el calor del cuerpo frío al cuerpo caliente.

 La segunda ley también se expresa comúnmente afirmando: "En un sistema aislado la  entropía nunca decrece". En la primera formulación el demonio de Maxwell sería una criatura capaz de actuar a nivel molecular seleccionando moléculas calientes y moléculas frías separandolas. El nombre "Demonio" proviene aparentemente de un juego de naipes solitario conocido en Gran Bretaña en el que se debían separar cartas rojas y negras de modo análogo a moléculas calientes y frías. El demonio de Maxwell aparece referenciado también como paradoja de Maxwell y es uno de los pilares de la filosofía de la físicatérmica y estadística.


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El diseño sería el siguiente: imaginemos una mezcla equimolar de dos gases "A" y "B", ambos con diferente capacidad calorífica específica (con lo cual es de suponer que, a iguales condiciones, las moléculas de uno de los dos se muevan a mayor velocidad que las del otro); contenida en un recipiente ideal en el que existe una pared intermedia que separa el recipiente en dos mitades, constituyendo un émbolo cuya biela sale del recipiente, y dotada de una "puerta" controlada por el demonio.Partimos inicialmente de la premisa de que el demonio es capaz de diferenciar entre moléculas de gas a diferente  temperaturay separarlas en función de dicho factor. Aprovechando este colaborador, podríamos construir una máquina térmica con un rendimiento del 100 %.

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"La Máquina De Carnot"

La máquina de Carnot es una  máquinaideal que utiliza calor para realizar un trabajo. En ella hay un gas sobre el que se ejerce un proceso cíclico de expansión y compresión entre dos temperaturas. El ciclo termodinámico utilizado se denomina ciclo de carnot y fue estudiado por Sadi Carnota lrededor de 1820.
Carnot se propone encontrar el máximo rendimiento que puede tener una máquina térmica y en su empeño, enuncia el segundo principio de la termodinámicaen estos términos: Para poder obtener trabajo mecánico del calor, es necesario contar con dos fuentes de calor a distintas temperaturas. Poco se podía imaginar la evolución y la transcendencia de este principio a lo largo de los años en términos como la entropía o latermodinámica estadística.
La máquina puede imaginarse como un cilindro sobre el que discurre un pistón, cuyo eje, en su movimiento, empuja un carrito, efectuando un trabajo de desplazamiento, con una fuerza igual a la presión del gas por la superficie del cilindro sobre un espacio igual al recorrido del pistón dentro del cilindro. El cilindro contiene una cierta cantidad de un gas ideal y la máquina funciona intercambiando calor entre dos fuentes de temperaturas constantes 


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Expansión isotérmica

Expansión isotérmica. Se parte de una situación en que el gas ocupa el volumen mínimo V min a la temperatura T y a presión alta. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T, haciendo que el gas se expanda.


Expansión adiabática

Expansión adiabática. La expansión isotérmica termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T en el momento en que el pistón alcanza el punto máximo de su carrera y el gas alcanza su volumen máximo V max. Durante esta etapa todo el trabajo realizado por el gas proviene de su energía interna.


Compresión adiabática

Compresión adiabática. La fuente T se retira en el momento adecuado para que durante el resto de la compresión el gas eleve su temperatura hasta alcanzar exactamente el valor T al mismo tiempo que el volumen del gas alcanza su valor mínimo.

"TEORÍA MOLECULAR DE LOS GASES"


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Las propiedades físicas de los gases pueden explicarse de acuerdo al movimiento de las moléculas individuales, esto implica una forma de energía, definida cómo la capacidad de realizar un trabajo o producir un cambio. El trabajo puede ser definido como la fuerza multiplicada por una medida de longitud, entonces la energía la escribimos como:
Energía = trabajo realizado= fuerza x longitud= Joule (J) que en el sistema internacional de medida (SI) representa a la unidad de energía.

Se mencionarán 3 postulados de la teoría cinética molecular de los gases los cuales son:

1-Los gases están constituidos por partículas que se mueven en línea recta y al azar.
2- Este movimiento se modifica si las partículas chocan entre sí o con las paredes del recipiente.
3-El volumen de las partículas se considera despreciable comparado con el volumen del gas.

Las moléculas de un gas están separadas por distancias mucho mayores que las propias dimensiones de sus moléculas. Las moléculas de los gases pueden considerarse como “puntos”, es decir, se considera una masa, aunque sea muy pequeña, pero tienen un volumen insignificante.


Las moléculas de los gases se consideran en movimiento continuo con direcciones aleatorias y permanentes choques de unas contra otras. Estas colisiones se suponen perfectamente elásticas, es decir, la energía es transferida de una molécula a otra por efecto de estas colisiones. No obstante lo anterior, la energía total del sistema, donde se encuentran todas las moléculas, permanece inalterada.
Las moléculas de los gases no ejercen ningún tipo de fuerza entre sí, es decir, no existe ni atracción ni repulsión.
La energía cinética promedio de las moléculas es proporcional a la temperatura de un gas en grados Kelvin. Esto quiere decir que dos gases, a la misma temperatura, tienen la misma energía cinética como promedio y se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula:


              • EC=1/2*M*U2



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"Ley De Los Gases Ideales"

Resultado de imagen para ley de los gases idealesLa ley de los gases ideales es la ecuación del estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatomáticos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. o en términos más sencillos:
A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce. Matemáticamente se puede expresar así:
donde  es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante  para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:




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"ESCALA DE KELVIN"

Desde hace miles de años, el ser humano ha necesitado crear unidades de medida que la permitan comparar tamaños, distancias, geometrías, y un largo etcétera de conceptos. Estas unidades de medida han ayudado a clasificar el conocimiento y a establecer unas bases sobre las que trabajar en numerosos ámbitos. Si hablamos de la temperatura, existen numerosas escalas que sirven para medirla, pero hoy nos vamos a detener en la más científica y absoluta de todas: la Escala Kelvin de temperatura.

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La escala Kelvin es una de las 7 escalas existentes para la medida de la temperatura. Es la que se utiliza en el Sistema Internacional de medidas de temperatura, y sin duda una de las más conocidas y usadas junto con los grados centígrados y los grados Celsius.

La escala Kelvin se basa en la medida de la temperatura termodinámica, esto es, la medición de la temperatura absoluta de un objeto. La base sobre la que se asienta la escala es la temperatura de cero absoluto, que representaría la total ausencia de energía en forma de calor de un objeto, lo que en grados centígrados supondría una temperatura de -273,15 grados.




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Lo cierto es que en nuestra vida diaria rara vez vamos a utilizar esta escala de temperatura, porque rara vez tenemos que hacer referencia a valores tan extremos. Por eso ya tenemos otro tipo de escala denominada Celsius, con la que todos designamos los valores de temperatura. Sin embargo, en el plano científico siempre se emplean los Kelvin.
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https://www.youtube.com/watch?v=KjeEEb96Ojo