Ley de Conservación de La Materia TERMODINAMICA
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Ley de conservación de la materia Cuando se enunció la ley de la conservación de la materia no se conocía el átomo, pero, con los conocimientos actuales es obvio: puesto que en la reacción química no aparecen ni destr uyen átomos, sino que sólo se forman o rompen enlaces(hay un reordenamiento de átomos), la masa no puede variar. La ley de conservación de la masa, ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. ue elaborada independientemente por !i"aíl Lomonósov en #$%& y por 'ntoine Lavoisier en #$&. e puede enunciar como *+n una reacción química ordinaria, la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es iual a la masa obtenida de los productos-. # na salvedad que hay que tener en cuenta es la e/istencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y enería. +sta ley es fundamental para una adecuada comprensión de la química. Los ensayos preliminares hechos por 0obert 1oyle en #2$3 parecían indicar lo contrario: pesada meticulosa de varios metales antes y despu4s de su o/idación mostraba un notable aumento de peso. +stos e/perimentos, por supuesto, se llevaban a cabo en recipientes abiertos. 5 La combustión, uno de los randes problemas que tuvo la química del silo 67888 , despertó el inter4s de 'ntoine Lavoisier porque 4ste traba"aba en un e nsayo sobre la me"ora de las t4cnicas del alumbrado p9blico de arís. Comprobó que al calentar metales como el esta;o y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con una capa de calcinado hasta un momento determinado del calentamiento, el resultado era iual a la masa antes de comen<ar el proceso. i el metal había anado masa al calcinarse, era evidente que alo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. +se alo era el aire. or tanto, Lavoisier demostró que la calcinación de un metal no era el resultado de la p4rdida del misterioso floisto, sino la anancia de al9n material: una parte de aire. La e/periencia anterior y otras más reali<adas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si se tiene en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos los productos formados, nunca varía la masa. +sta es la ley de la conservación de la masa, que podemos enunciarla, pues, de la siuiente manera: =+n toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es iual a la masa total de los productos=.
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8/16/2019 Ley de Conservación de La Materia TERMODINAMICA
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Ley de conservación de la materia
Cuando se enunció la ley de la conservación de la materia no se conocía el átomo, pero, con los
conocimientos actuales es obvio: puesto que en la reacción química no aparecen ni destruyen átomos,
sino que sólo se forman o rompen enlaces(hay un reordenamiento de átomos), la masa no puede variar.
La ley de conservación de la masa, ley de conservación de la materia o ley deLomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. ue elaborada independientemente por !i"aíl Lomonósov en #$%& y por 'ntoine Lavoisier en#$&. e puede enunciar como *+n una reacción química ordinaria, la masa permanececonstante, es decir, la masa consumida de los reactivos es iual a la masa obtenida de losproductos-.# na salvedad que hay que tener en cuenta es la e/istencia de las reaccionesnucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma demasas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y enería. +sta ley es fundamentalpara una adecuada comprensión de la química.
Los ensayos preliminares hechos por 0obert 1oyle en #2$3 parecían indicar lo contrario:
pesada meticulosa de varios metales antes y despu4s de su o/idación mostraba un notableaumento de peso. +stos e/perimentos, por supuesto, se llevaban a cabo en recipientesabiertos.5
La combustión, uno de los randes problemas que tuvo la química del silo 67888, despertó elinter4s de 'ntoine Lavoisier porque 4ste traba"aba en un ensayo sobre la me"ora de last4cnicas del alumbrado p9blico de arís. Comprobó que al calentar metales como el esta;o yel plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con unacapa de calcinado hasta un momento determinado del calentamiento, el resultado era iual ala masa antes de comen<ar el proceso. i el metal había anado masa al calcinarse, eraevidente que alo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. +se alo erael aire. or tanto, Lavoisier demostró que la calcinación de un metal no era el resultado de lap4rdida del misterioso floisto, sino la anancia de al9n material: una parte de aire. Lae/periencia anterior y otras más reali<adas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si setiene en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos losproductos formados, nunca varía la masa. +sta es la ley de la conservación de la masa, quepodemos enunciarla, pues, de la siuiente manera: =+n toda reacción química la masa seconserva, esto es, la masa total de los reactivos es iual a la masa total de los productos=.
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Formas de Energía
Formas de energia explica de forma
fácil, la energia, en sus diferentes
formas, tipos y manifestacionesBuscar
FORMAS DE ENERGIA
25
Las formas de energía son distintas manifestaciones de lo mismo: Energía.
Es decir, “formas de energías son !os dis"in"os "i#os de “$isua!i%aci&nen !os 'ue !a energía se mani(es"a en !a na"ura!e%a.
En !a na"ura!e%a e)is"en di*eren"es formas en las que se encuentra la
energía+
La energía química+ Es !a energía a!macenada den"ro de !os #roduc"os
'uímicos. os com-us"i-!es como !a madera, e! car-&n, e! #e"r&!eo, son
c!aros e/em#!os de a!macenamien"o de energía en *orma 'uímica. 0am-i1n
es !a energía #roducida en !as reacciones 'uímicas.
Ejemplo de transformación de la energía+ En !os *uegos ar"i(cia!es, !a
energía 'uímica se "rans*orma en energía "1rmica, !uminosa, sonora de
mo$imien"o.
La energía térmica+ Es e! e*ec"o de !as #ar"ícu!as en mo$imien"o. Es !a
energía 'ue se des#rende en *orma de ca!or. uede e)"raerse de !a
na"ura!e%a median"e reacciones nuc!eares, median"e energía e!1c"rica #or
e*ec"o 3ou!e, median"e una reacci&n e)o"1rmica, median"e medios de
a#ro$ec4amien"o de !a energía geo"1rmica, o median"e medios de
a#ro$ec4amien"o de energía solar. n e/em#!o de energía "1rmica es !a
energía de !a biomasa.
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0oda sus"ancia se com#one de mo!1cu!as, es"as mo!1cu!as es"6n en
cons"an"e mo$imien"o. 7uan"o mas ca!ien"e es"6 a!go, es #or'ue mas
r6#ido se es"6n mo$iendo !as mo!1cu!as.
La energía mecánica+ Den"ro de !a energía mec6nica 4a dos tipos deenergiamec6nica+ !a energía cin1"ica !a energía #o"encia!. a suma de
am-as siem#re se man"iene cons"an"e es igua! a !a energía mec6nica
8sa!$o en sis"emas en !os 'ue ac"9en *uer%as no conser$a"i$as:. n e/em#!o
de es"a *orma de energía es !a energía de las olas.
a energía cinética es !a energía 'ue "iene un cuer#o en mo$imien"o.
7uan"o mas r6#ido se mue$en, m6s energía cin1"ica #osen. a can"idad de
energía cin1"ica 'ue "iene un cuer#o, de#ende de !a masa 'ue es"a en
mo$imien"o de !a $e!ocidad a !a 'ue se des#!a%a esa masa. n e/em#!o de
a#ro$ec4amien"o de !a energía cin1"ica, es e! $ien"o 8con !a energia
eolica:, 'ue "am-i1n se #uede a#ro$ec4ar en e! mar, como con !aenergía
eólica oshore.
a energía potencial es !a energía a!macenada, !a energía 'ue mide !a
ca#acidad de rea!i%ar "ra-a/o. 7ua!'uier o-/e"o 'ue es"1 si"uado a cier"a
a!"ura "iene energía #o"encia! gra$i"a"oria.
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or e/em#!o, e! agua 'ue es"6 en una #resa "iene energía #o"encia! a causa
de su #osici&n. E! agua #uede caer desde es"a #osici&n e/ercer una *uer%a
desde una dis"ancia , #or "an"o, 4acer "ra-a/o, en es"e caso+ accionar una
"ur-ina #ara generar e!ec"ricidad.
La energía electromagnética+ Es !a energía de-ida a !a #resencia de
un campo electromagnético, es #ro#orciona! a !a suma de !os
cuadrados de !os $a!ores de! cam#o e!1c"rico, de! cam#o magn1"ico, en
un #un"o de! es#acio.
La energía luminosa o lumínica+ Se mani(es"a es "rans#or"ada #or
ondas !uminosas. Sin e!!a no 4a-ría $ida en !a 0ierra. No de-e con*undirse
con !a energía radian"e. Es una *orma de energía e!ec"romagn1"ica. Se
#uede "rans*ormar en energía e!1c"rica, median"e e! e*ec"o *o"oe!1c"rico, es"o es !a energía solar fotovoltaica.
La energía sonora+ De en"re !as dis"in"as formas de energías, es !a
energía "rans#or"ada #or ondas sonoras. a energía sonora es o"ro e*ec"o
de !as mo!1cu!as en mo$imien"o, #rocede de !a energía $i-raciona! de! *oco
sonoro.
ero, ;'u1 es !a energia< nergía es la capacidad para reali!ar un
traba"o#
Es im#or"an"e "ener en cuen"a 'ue la energía ni se crea ni se destruye
sólo se transforma. or !o 'ue "odos !os #rocesos 'ue mane/an energía,
in$o!ucran un cam-io en !a *orma en !a 'ue !a energía se mani(es"a. Es
decir, 'ue se va pasando de un tipo a otro de forma de energía entre
las descritas anteriormente.
u-!icado en Formas de energia = E"i'ue"ado $ambio climático, %ciencia
energética, nergías renovables, Formas de energia, &edio ambiente, 'uevas
tecnologías, (olíticas energéticas = )*+espuestas
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Introducción
a e(ciencia energ1"ica es"6 re!acionada con "odo e! cic!o energ1"ico, desde !a generaci&n "ransmisi&n de !a energía 4as"a su dis"ri-uci&n consumo> 4ace re*erencia a! uso de sis"emas es"ra"egias 'ue #ermi"en reducir !as #1rdidas asociadas a "odas cada una de es"as *ases.
Es"o su#one ac"uaciones "an dis#ares como u"i!i%ar sis"emas de con$ersi&n de energía #rimariam6s e(cien"es, em#!ear !íneas de "rans#or"e dis"ri-uci&n con menores #1rdidas energ1"icas,
me/orar !a con$ersi&n de !a e!ec"ricidad en !os a#ara"os des"inados a! consumo e! *omen"o deun uso raciona! de !a energía.
Aun'ue !o an"erior se re(ere e)c!usi$amen"e a !a e(ciencia energ1"ica de !os sis"emas e!1c"ricos,"am-i1n #uede 4a-!arse de e(ciencia en e! 6m-i"o de! "rans#or"e a "ra$1s de !a me/ora de! cic!o"ermodin6mico, de! #eso, de! uso de $e4ícu!os 4í-ridos de !as #i!as de com-us"i-!e, e"c. Sinem-argo, en es"e ar"ícu!o nos cen"raremos en !a e(ciencia en !a dis"ri-uci&n e!1c"rica.
Eficiencia energética en generación
a e(ciencia energ1"ica en generaci&n #asa #or e! desarro!!o de nue$as "ecno!ogías ca#aces de
!ograr e(ciencias maores en !a con$ersi&n de !as *uen"es de energía #rimaria en e!ec"ricidad,así como *omen"ar una maor u"i!i%aci&n de "ecno!ogías a e)is"en"es 'ue #resen"an maorese(ciencias.
or "an"o, e)is"en numerosas !íneas de ac"uaci&n #osi-!es, aun'ue 'ui%6 !as m6s im#or"an"essean !as siguien"es+
• Fomen"o de! uso de cen"ra!es de cic!o com-inado en #aíses en $ías de desarro!!o. Es"e"i#o de cen"ra!es se -asa en !a coe)is"encia de dos cic!os "ermodin6micos en un mismosis"ema, uno cuo ?uido de "ra-a/o es e! $a#or de agua o"ro cuo ?uido de "ra-a/o esun gas #roduc"o de una com-us"i&n. resen"an una a!"a e(ciencia, a 'ue se o-"ienenrendimien"os su#eriores a! de una cen"ra! de cic!o 9nico, generando adem6s menosemisiones con"aminan"es. En #aíses desarro!!ados 'ue a !o em#!ean se de-eríanes"udiar "1cnicas de 4i-ridaci&n con *uen"es de energía reno$a-!e, como !a energía so!ar
"1rmica.
• O"ra #osi-!e $ía sería !a me/ora de !a e(ciencia de !os e'ui#os de generaci&n, como !as"ur-inas o !as ca!deras. Se "ra"a de una !ínea de ac"uaci&n c!aramen"e $incu!ada a !aI@D@i.
• Fomen"ar e! desarro!!o de sis"emas 4í-ridos #ara me/orar !a e(ciencia de !as energíasreno$a-!es.
%ciencia nergéticaspecial iciembre
)--.
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• Fomen"ar e! uso de !a cogeneraci&n. a generaci&n con/un"a de energía "1rmica e!1c"rica su#one una maor e(ciencia, a 'ue !a energía #rimaria em#!eada es menor'ue si 4a 'ue #roducir es"as mismas energías #or se#arado. Adem6s, a! ser un sis"emade generaci&n dis"ri-uida, e$i"a #1rdidas cos"es de "rans#or"e dis"ri-uci&n.
• Fomen"ar !a generaci&n dis"ri-uida semidis"ri-uida #ara e$i"ar !a necesidad de"rans#or"ar !a energía con !as consiguien"es #1rdidas, o a! menos disminuir !a can"idadde energía 'ue es #reciso "rans#or"ar.
Eficiencia energética en distribución y transmisión
En !a maor #ar"e de !os casos es necesario "rans#or"ar !a energía e!1c"rica desde !os cen"ros degeneraci&n a !os de consumo, #roceso 'ue im#!ica de"erminadas #1rdidas. E! "rans#or"e sue!erea!i%arse en a!"a "ensi&n #ara minimi%ar!as, #ero a9n así se generan mermas. or e!!o, es #osi-!e!!e$ar a ca-o di*eren"es inicia"i$as a-rir $arias !íneas de in$es"igaci&n #ara e! desarro!!o denue$as "ecno!ogías+
• so de su#erconduc"ores en !as !íneas de "ransmisi&n. os su#erconduc"ores, a!#resen"ar resis"encia nu!a a !a corrien"e e!1c"rica, e$i"arían !a disi#aci&n de energía #or e!e*ec"o 3ou!e. Sin em-argo, a9n nos 4a!!amos !e/os de con"ar con !a "ecno!ogía adecuada#ara e! uso comercia! de es"e "i#o de !íneas de "ransmisi&n, #or !o 'ue se "ra"a de un6rea $incu!ada a !a I@D.
• 7ons"rucci&n de !íneas de a!"a "ensi&n de corrien"e con"inua, a 'ue #resen"an menores#1rdidas de energía 'ue !a a!"erna.
• Me/oras en su-es"aciones, "rans*ormadores, e"c. E! o-/e"i$o sería desarro!!ar sis"emasm6s e(cien"es con o-/e"o de minimi%ar !as #1rdidas generadas en !as o#eraciones 'ue serea!i%an en !as su-es"aciones 8su-ida -a/ada de "ensi&n, e"c.:.
• Me/oras en !a ges"i&n de !as redes, u"i!i%ando sis"emas 'ue o#"imicen su o#eraci&n.
• 7er"i(cados -!ancos. os sis"emas de cer"i(cados -!ancos se 4an a#!icado #arcia!men"een I"a!ia e! Reino nido, es"6n en #re#araci&n en Francia en es"udio en !os aísesBa/os. Se "ra"a de sis"emas en !os cua!es !os #ro$eedores o !os dis"ri-uidores es"6no-!igados a a#!icar medidas de e(ciencia energ1"ica a !os usuarios (na!es. Es"oscer"i(cados acredi"an e! im#or"e a4orrado #or "a!es medidas, es#eci(cando un $a!orenerg1"ico una duraci&n, #ueden en #rinci#io in"ercam-iarse negociarse.
• so de! 4idr&geno como $ec"or energ1"ico. E! 4idr&geno, como !a e!ec"ricidad, cons"i"ueun medio de "ransmisi&n de !a energía desde !as *uen"es #rimarias 4as"a !os usuarios.resen"a cier"as carac"erís"icas 'ue !o con$ier"en en una a!"erna"i$a mu a"rac"i$a #arae! "rans#or"e de energía.
Eficiencia energética en consumo
a e(ciencia energ1"ica en e! 6m-i"o de! consumo #uede en*ocarse desde dos &#"icascom#!emen"arias. a #rimera es e! aumen"o en !a e(ciencia de con$ersi&n, es decir, e! uso de"ecno!ogías 'ue sean ca#aces de "rans*ormar !a energía e!1c"rica en "ra-a/o 9"i! de una maneram6s e(cien"e. a segunda sería !a concienciaci&n de !a sociedad con e! consumo energ1"icoraciona!. eamos con de"a!!e es"os dos en*o'ues.
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Aumento de la eficiencia de conversión
E! aumen"o en !a e(ciencia de con$ersi&n #asa #or e! desarro!!o u"i!i%aci&n genera!i%ado de"ecno!ogías 'ue #ermi"an reducir de manera signi(ca"i$a e! consumo energ1"ico. Es"e conce#"o#uede ser a#!icado "an"o a! 6m-i"o dom1s"ico 8a!um-rado de -a/o consumo, e!ec"rodom1s"icosm6s e(cien"es, e"c.: como a! indus"ria! o de! "rans#or"e 8$e4ícu!os m6s !im#ios e(cien"es,neum6"icos con menor *ricci&n, e"c.:.
A modo de e/em#!o, !a e"i'ue"a energ1"ica 8$er Figura : 'ue !os e!ec"rodom1s"icos $endidos en!a ni&n Euro#ea de-en !!e$ar o-!iga"oriamen"e indica, en"re o"ros as#ec"os, e! consumoenerg1"ico.
Figura . E"i'ue"a energ1"ica de un *rigorí(co.
Uso racional de la energía
ro-a-!emen"e sea es"a una de !as 6reas de ac"uaci&n con maor im#ac"o #o"encia! den"ro de!as #osi-!es inicia"i$as en*ocadas a! aumen"o de !a e(ciencia energ1"ica. A su $e% es #osi-!edi$idir!a en "res grandes gru#os de inicia"i$as.
E! #rimero de e!!os es"aría dirigido a !a concienciaci&n ciudadana res#ec"o a! a4orro energ1"ico, en 1! "endrían ca-ida "odo "i#o de cam#aCas #roec"os des"inados a *omen"ar en"re !osconsumidores e! uso raciona! de !a energía.
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E! segundo gru#o de inicia"i$as es"aría $incu!ado #rinci#a!men"e a! 6rea de !a edi(caci&n. Seg9ne! i-ro erde de !a 7omisi&n Euro#ea so-re !a seguridad en e! a-as"ecimien"o de energía, e!consumo de energía en edi(cios se #odría reducir #or !o menos en una 'uin"a #ar"e u"i!i%ando"ecno!ogías energ1"icamen"e e(cien"es a dis#oni-!es econ&micamen"e $ia-!es. En es"esen"ido e)is"en a inicia"i$as, como GreenBui!ding, #rograma de car6c"er $o!un"ario comen%ado#or !a 7omisi&n Euro#ea en 25 des"inado a audar a !os arrenda"arios o #ro#ie"arios deedi(cios no residencia!es a reducir e! consumo energ1"ico e in"roducir energías reno$a-!es.
E/em#!o de e!!o sería e! ecoedi(cio de A-engoa en a!mas A!"as 8Figura 2:, 'ue cuen"a condi$ersos sis"emas de e(ciencia energ1"ica, desde !as mediciones am-ien"a!es e! uso de #!acasso!ares "1rmicas *o"o$o!"aicas #ara !a generaci&n de agua ca!ien"e e!ec"ricidad, 4as"a e! usode "ecno!ogías no$edosas como !os discos Dis4S"ir!ing o !as #i!as de com-us"i-!e.
or 9!"imo, en e! 6rea de! "rans#or"e, "am-i1n sería #osi-!e in"roducir medidas 'ue incidiesen enun menor consumo+ desde !a me/ora en !a organi%aci&n de! "r6(co a1reo 4as"a !a o#"imi%aci&nde! "r6(co rodado 8#rinci#a!men"e #ara disminuir !as conges"iones: o e! em#!eo de medios de"rans#or"e m6s e(cien"es en e! "rans#or"e de mercancías 8*erro$iario, na$a!, e"c.:.
Figura 2. 7en"ro 0ecno!&gico de a!mas A!"as 8Se$i!!a:.
Conclusiones
7omo conc!usi&n de "odo !o e)#ues"o 4as"a e! momen"o en es"e ca#í"u!o, es #osi-!e a(rmar 'uee)is"e un im#or"an"e #o"encia! #ara reducir e! consumo energ1"ico a cor"o, medio !argo #!a%o,con medidas 'ue $an desde !a concienciaci&n de !os consumidores 4as"a !a I@D. A modo deresumen, !a Figura sin"e"i%a !as #rinci#a!es ac"uaciones 'ue #odrían desarro!!arse en cada una
de !as *ases de! cic!o energ1"ico.
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Figura + osi-!es 6reas de ac"uaci&n #ara aumen"ar !a e(ciencia energ1"ica.
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REA7IN DE A 0ERMODINHMI7A 7ON EMEDIO AMBIEN0E
+n el medio ambiente e/isten muchos cambios provocados porel calor y la temperatura, estos ocasionan elcalentamiento lobal yaque es provocado por el aumento de la temperatura, el principal efectoque causa el calentamiento lobal es elefecto invernadero, fenómenoq se refiere a la absorción por diversos ases contaminantes comoson el dió/ido de carbono (C>5), los clorofluorocarbonos (CC),metano (C?%), el ó/ido de nitróeno (@5>) y el o<ono de la troposfera.Los da;os q ocasiona la deforestación lleva a un incremento deldió/ido de carbono (C>5) en el aire debido a que los árboles vivos
almacenan dicho compuesto químico en sus fibras, pero cuando soncortados, el carbono es liberado de nuevo hacia la atmósfera. +lC>5 es uno de los principales ases =invernadero=, por lo que el cortede árboles contribuye al peliro del cambio climático.La termodinámica siempre va a e/istir en el medio ambiente porquenosotros mismos somos parte de ella ya que uno como ser humano,nuestro cuerpo enera calor y enería, como tambi4n la masa.La termodinámica siempre va a tener relación directa de una u otraforma con cualquier cosa u ob"eto en el medio ambiente, ya que esta
ciencia puede ser aplicada o estudiada en todos los aspectos de lavidaA una característica de la termodinámica como la temperatura lapodemos relacionar con el clima la diversidad biolóica, el efectoinvernadero, la inversión t4rmica y la salud de los seres vivos en elmedio ambiente.
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+l calor es una forma detraba"o enería, es el nombre dado a unatransferencia de enería de tipo especial en el que intervienen rann9mero de partículas. e denomina calor a la enería intercambiadaentre unsistema y el medio que le rodea debido a los choques entrelas mol4culas del sistema y el e/terior.Bodo lo mencionado se relaciona con el medio ambiente y latermodinámica y se lleva a cabo mediante procesos.
Relación de la Termodinámica y el Medio Ambiente' ;)
Cuando decimos que alo está caliente o que esta frio, lo que queremos decir realmente es que su
temperatura es alta o ba"a. La sensación de calor o frio que nuestro cuerpo tiene nos orienta
acerca de la temperatura, pero el tacto no es un buen instrumento de medida.
+n la vida diaria cuando decimos que tenemos mucho calor o que hace demasiado calor, es
porque estos son resultados de los cambios provocados por el calorA que entre los cuales como ya
lo eh mencionado es el aumento de temperatura, es decir, la temperatura de un cuerpo
eneralmente aumenta cuando se le suministra enería t4rmica o calor.
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+ntre otros problemas tambi4n esta el calentamiento lobal ya que no solo nos afecta a nosotros
como seres humanos, en el hoar, traba"o o donde sea, pus ya que al disolverse ciertos ases
contaminantes que hacían de filtro solar, las que maduras en la piel son mas raves, en las plantas
se nota por que en los veranos al ser tan fuerte el sol, seca las plantas, se nota por que en los
veranos al ser tan fuerte el sol, seca las plantas, así como tambi4n ataca a los animales e
interviene en el derretimiento de los casquetes polares, de iual forma estos ases son causantes
del ya conocido efecto invernadero, estos ases se encuentran por e"emplo el dió/ido de carbono o
C>5, sure del proceso de síntesis y de la combustión de combustibles naturales o fósiles. Bodo lo
mencionado interviene en un sistema que da;a al medio ambiente y no podemos de"ardesapercibido al los da;os que ocasiona deforestar pues ya que todo depende del uso que se le d4
al suelo.
Bodos los problemas mencionados son causa del cambio de temperatura alo parecido a la
termodinámica o sistema termodinámico, ya que es el intercambio de calor y traba"o con las
vecindades del universo.
0+@B'
#. DEe que manera influye el calor en nuestras vidasF
0. ienso que es muy importante, sentimos calor desde el primer momento que
conocimos este mundo. i ponemos un e"emplo podemos encontrar Los istemas de
Calefacción ya que nos mantienen cómodamente en el ambiente del hoar en el inviernoA
en el verano, preferimos mantener mas ba"a la temperatura mediante el aire
acondicionadoA maquinas t4rmicas suministran enería para automóviles camiones,
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locomotoras, aviones, cohetes, etc. ero no solo el calor puede actuar de forma incomoda
ya que tambi4n es de suma importancia ya que en cierto sentido, nuestro cuerpo es una
maquina t4rmica, donde el alimento que comemos es el combustible que nos provee de
enería para nuestras diversas actividades y que nos mantiene a una determinada
temperatura, a la cual el cuerpo 9nicamente traba"aA si sube o ba"a demasiado, se llea a
la muerte.
5. DGu4 diferencia e/iste entre el calor y la temperaturaF
0. La temperatura se refiere a los rados a los que se encuentra el ambiente, el calor es
simplemente una manera de cateori<ar la temperatura cuando los rados son altos.
3. DGu4 le sucede a los cuerpos si variamos su temperaturaF
0. odemos pasar de un estado de areación a otro. Los cambios de estado más
comunes son:
H de sólido a líquido: fusión
H de líquido a as: evaporación
H de sólido a as: sublimación (proresivo).
H de as a sólido: sublimación (reresiva) o sublimación inversa
H de as a líquido: condensación
H de líquido a sólido: solidificación.
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%. DGu4 relación tiene el ciclo del aua con el calorF
0. Calor es necesario para que ocurra la evaporación. La enería es utili<ada para romper
los enlaces que mantienen unidas a las mol4culas de aua, es por esto, que el aua se
evapora más fácilmente en el punto de ebullición (#II JC, 5#5 J), pero se evapora más
lentamente en el punto de conelamiento. Cuando la humedad relativa del aire es del #II
por ciento, que es el punto de saturación, la evaporación no puede continuar ocurriendo.
+l proceso de evaporación toma calor del ambiente, motivo por el cual, el aua que se
evapora de la piel durante la transpiración te refresca.
in el calor no hubiese el ciclo del aua y si no hubiese ciclo del aua no hubiese lluvia
los oc4anos se secaran y tal ve< no e/isti4ramos es evidente que la tierra esta echa
perfectamente en todo sentido es est9pido creer que fue creada por casualidad sin un
creador sabio e inteliente.
&. D+l efecto invernadero es natural o es ocasionado por el hombreF
0. +l hombre es principal culpable del efecto invernadero por la contaminación por dió/ido de
carbono (co5) así la tierra se calienta racias ala enería del sol, cuando esta enería lea a
la atmósfera una parte es refle"ada de nuevo al espacio otra peque;a parte es absorbida y la
restante llea ala tierra ,esto contribuye a mantener caliente el planeta. Bambi4n tiene otras
consecuencias como los desastres naturales, lluvia acida y otros. Bodo lo que esta en nuestro
planeta esta perfectamente echo por que los procesos naturales de la fotosíntesis y de a
respiración normalmente la equilibran, así como los procesos eolóicos pero el hombre es elculpable de esto por la ambición al dinero, poder, fama y su amor así mismo tenemos que hacer
conciencia para salvar el planeta.
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2. DCon que instrumento medimos el calor y la temperaturaF
0. Con un termómetro, que pueden ser calibrados con diferentes escalas que dan luar a
las unidades de medición de la temperatura. e mide en la escala Celsius, antes llamada
centírada, pero en el istema 8nternacional de nidades, la unidad de temperatura es el
Kelvin Los termómetros normalesM se denominan de contacto, porque la temperatura del
ob"eto se transmite por conducción, pero en este taller mediremos la temperatura a
distancia, por la radiación que emiten, es más vamos a poder verM la temperatura con una
cámara termo ráfica.
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DCuáles son las escalas termom4tricas y sus formulasF
0. +/isten % muy conocidas y usadas: Celsius, ahrenheit, 0anKine y Nelvin. Las ultimas
dos son escalas absolutas (empie<an en I abs)de Celsius a ahrenheit: JO#.JCP35
Celsius a 0anKine Q0 O (QC P 5$3.#&) R ST&
Nelvin a Celsius: JCO NH5$3.#&
ahrenheit a 0anKine Q0 O Q P %&S.2$
Nelvin a 0anKine: Q0 O NU ST&
+quivalencias de intervalos de temperatura:# 0 O # Q O &TS QC O &TS N
.
0ermodinamica en
!os sis"emas-io!ogicosmiércoles, 18 de mayo de !11
0ermodinamica en !os sis"emas -io!ogicos
Una de las áreas de aplicación más importante y
emocionante de la Termodinámica son los sistemas biológicos,
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que son los sitios de transferencia de energía bastante complejo
e intrigante.
¿Sabías que? os sistemas biológicos no están en equilibrio
termodinámico, y por lo tanto no son fáciles de anali!ar. "
pesar de su complejidad, los sistemas biológicos se componen de
cuatro elementos simples#
• $idrógeno.
• %&ígeno.• 'arbono.
• (itrógeno.
)e todos los átomos del cuerpo *umano, el *idrógeno representa
el + por ciento, el o&ígeno -, por ciento, el carbono un /,
por ciento, y el nitrógeno del 0,1 por ciento. 2l restante 3,+
por ciento de los átomos 4iene de otros -3 elementos esenciales
para la 4ida. 2n masa, alrededor del 5- por ciento del cuerpo*umano es agua.
os bloques básicos de los
organismos 4i4os son las c6lulas, que se asemejan a las fábricas
en miniatura que reali!an funciones que son 4itales para la
super4i4encia de los organismos. Un sistema biológico puede ser
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tan simple como una sola c6lula. 2l cuerpo *umano contiene
apro&imadamente 033 billones de c6lulas con un diámetro medio
de 3,30 mm. a membrana de la c6lula es una pared
semipermeable que permite que algunas sustancias que pasan atra46s de 6l y se e&cluyan otros.
2n una c6lula típica, miles de
reacciones químicas se producen cada segundo durante el cual
algunas mol6culas se rompen y se libera energía y algunas
nue4as mol6culas se forman. 2ste alto ni4el de acti4idad química
en las c6lulas, que mantiene el cuerpo *umano a una
temperatura de 5 7 ' en el desempe8o de las funciones
corporales es necesario, se llama metabolismo. 2n t6rminos
simples, el metabolismo se refiere a la quema de alimentos como
los carbo*idratos, grasas y proteínas.
a tasa de metabolismo en el estado de reposo se llamatasa de
metabolismo basal , que es la tasa de metabolismo requerida
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para que un cuerpo se mantenga desarrollando las funciones
necesarias 9como la respiración y la circulación de la sangre: a
ni4el cero de acti4idad e&terna.
a tasa metabólica tambi6n puede interpretarse como la tasa de
consumo de energía de un cuerpo. ;ara un *ombre promedio 93
a8os de edad, 53 <g, 0,= m- de superficie corporal:, la tasa
metabólica basal es de =1 >. 2s decir, el cuerpo disipa la
energía al medio ambiente a un ritmo de =1 >, lo que significa
que el cuerpo con4ierte la energía química a partir de los
alimentos 9o de la grasa en el cuerpo si la persona no *a
comido: en energía t6rmica a un ritmo de =1 >.
a tasa metabólica aumenta con el ni4el de acti4idad, y podrá
ser superior 03 4eces a la tasa metabólica basal, cuando un
cuerpo está *aciendo un ejercicio e&tenuante. 2s decir, dos
personas que *acen ejercicio fuerte en la *abitación pueden
suministrar más energía a la sala de un calentador de
resistencia de 0 <> de energía.
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a fracción de calor sensible 4aría de un 13 por ciento en el
caso de trabajo pesado a cerca de 53 por ciento en el caso de
trabajos ligeros. 2l resto de la energía es rec*a!ado por el
cuerpo por el sudor en forma de calor latente.
a tasa de metabolismo basal 4aría con el se&o, el tama8o
corporal, las condiciones generales de salud, y así
sucesi4amente, y disminuye considerablemente con la edad.
2sta es una de las ra!ones que las personas tienden a engordar
entre sus -3 a8os y 3 a8os a pesar de que no aumenten su
ingesta de alimentos. 2l cerebro y el *ígado son los sitios
principales de la acti4idad metabólica. 2stos dos órganos son
responsables de casi el 3 por ciento de la tasa metabólicabasal de un órgano *umano adulto a pesar de que constituyen
sólo alrededor del 1 por ciento de la masa corporal. 2n los ni8os
peque8os, *ay que destacar que apro&imadamente la mitad de la
acti4idad metabólica basal se produce en el cerebro solo.
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as reacciones biológicas en las c6lulas se producen
fundamentalmente a temperatura, la presión y 4olumen
constante. a temperatura de la c6lula tiende a aumentarcuando alguna energía química es transforma en calor, pero esta
energía se transfiere rápidamente al sistema circulatorio, que
transporta a las partes e&ternas del cuerpo y, finalmente, para
el medio ambiente a tra46s de la piel. as c6lulas musculares
funcionan de una manera muy similar a un motor, con4irtiendo la
energía química en energía mecánica 9trabajo: con una eficiencia
de con4ersión de cerca del -3 por ciento.
2sto es una consecuencia del principio de
conser4ación de la energía, que requiere que el
aporte de energía en un sistema debe ser igual a
la producción de energía cuando el contenido totalde energía de un sistema permanece constante
durante un proceso.
2.
Unaecuación de estado es una ecuación que relaciona, para un
sistema enequilibrio termodinámico, lasvariables de estado que lo
describen. Tiene la forma general:
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No existe una única ecuación de estado que describa el
comportamiento de todas las sustancias para todas las condiciones de
presión y temperatura.
Ecuación de estado de un gas ideal
La ecuación de estado más sencilla es aquella que describe el
comportamiento de un gas cuando éste se encuentra auna presión
baja y a una temperatura alta. En estas condiciones la densidad delgas es muy baja, por lo que pueden hacerse las siguientes
aproximaciones:
• no hay interacciones entre las moléculas del gas,
• el volumen de las moléculas es nulo.
La ecuación de estado que describe un gas en estas condiciones se
llamaecuación de estado de un gas ideal.
La ecuación de estado de un gas ideal es el resultado de combinar dos
leyes empíricas válidas para gases muy diluidos: laley de Boyle y
laley de Charles.
Ley de Boyle
La ley de Boyle (1662) da una relación entre la presión de un gas y el
volumen que ocupaa temperatura constante. Dicha ley establece
que el producto de la presión por el volumen de un gas a temperatura
constante es constante. Matemáticamente:
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Ley de Charles
La ley de Charles (1787) establece que, a presión constante, el
cociente entre el volumen que ocupa un gas y su temperatura,
expresada enkelvin (K), es una constante.
En la siguiente figura se ha representado el volumen que ocupa un gas
para distintas temperaturasa presión constante:
La recta representada en la figura es independiente del gas encerrado
en el recipiente, y corta con el eje horizontal a una temperatura (enoC)
aproximadamente igual a - 273oC. Como se observa en la gráfica, un
gas a una temperatura inferior ocuparía un volumen negativo, por lo
que no pueden existir temperaturas inferiores.
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Este valor de la temperatura se emplea para definir el cero en
laescala absoluta (o Kelvin) de temperaturas (pinchar el enlace
anterior para más información).
Matemáticamente, la ley de Charles se expresa:
Combinando en una sola ecuación la ley de Boyle y la ley de Charles
se obtiene:
Para un mol de gas, la constante que aparece en el segundo miembro
de la ecuación anterior es laconstante universal de los gases
ideales R, por lo quela ecuación de estado de un gas ideal es:
donden es el número de moles.
El valor deR en el Sistema Internacional es:
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Isotermas de un gas ideal
La ecuación de estado de un gas ideal depende de tres variables
( p,V,T), pero es posible representarla en dos dimensiones con ayuda
del diagrama de Clapeyron odiagrama p - V. Si en la ecuación de
estado de un gas ideal se fija el valor de la temperatura (por
ejemploT1), la ecuación resultante es:
que es la ecuación de una hipérbola. Gráficamente,
Cada valor de la temperatura sustituido en la ecuación de estado da
lugar a una hipérbola. Por construcción, todos los puntos de una
misma hipérbola corresponden a estados en que el gas ideal se
encuentra a la misma temperatura, por lo que se
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denominanisotermas. Cuanto mayor es la temperatura, más arriba en
el diagrama de Clapeyron se encontrará su isoterma correspondiente.
2.2
La Ley de "oyle-Mariotte, o Ley de "oyle, formulada independientemente por el físico y
químico irland4s 0obert 1oyle(#225) y el físico y botánico franc4s +dme !ariotte (#2$2), es
una de las leyes de los ases que relaciona el volumen y lapresión de una cierta cantidad
de as mantenida a temperatura constante. La ley dice que:
La presión e"ercida por una fuer<a física es inversamente proporcional al volumen de una masa
aseosa, siempre y cuando su temperatura se mantena constante.
o en t4rminos más sencillos:
' temperatura constante, el volumen de una masa fi"a de as es inversamente proporcional a la presión
que este e"erce.
!atemáticamente se puede e/presar así:
donde es constante si la temperatura y la masa del as permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen ba"a, mientras que si la presión disminuye el volumen
aumenta. @o es necesario conocer el valor e/acto de la constante para poder hacer uso de
la ley: si consideramos las dos situaciones de la fiura, manteniendo constante la cantidad de
as y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
donde:
•
•
•
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•
'demás, si se despe"a cualquier incónita se obtiene lo siuiente:
+sta ley es una simplificación de la ley de los ases ideales o perfectos particulari<ada
para procesos isot4rmicos de una cierta masa de as constante.
Vunto con la ley de Charles, la ley de ayHLussac, la ley de 'voadro y la ley de raham, la
ley de 1oyle forma las leyes de los ases, que describen la conducta de un as ideal. Las tres
primeras leyes pueden ser enerali<adas en la ecuación universal de los ases.
#ndice
Wocultar X
• # +/perimento de 1oyle
• 5 74ase tambi4n
• 3 0eferencias
o 3.# 1ibliorafía
Experimento de BoyleJeditar K
ara poder verificar su teoría introdu"o un as en un cilindro con un 4mbolo y comprobó las
distintas presiones al ba"ar el 4mbolo. ' continuación hay una tabla que muestra alunos de
los resultados que obtuvo este fenómeno:
xperimento de &ariotte
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/ ( 0atm1 2 0L1 ( 3 2
,5 L
,
,5 2
2, 5
2,5 2
,
i se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al aumentar el volumen, la
presión disminuye. or ello se usa una diaonal isot4rmica para representarlo en una
ráfica. , aumenta y que al multiplicar y se obtiene atmYL.
Véase tambiénJeditar K
La Ley de $%arles y &ay-Lssac, o simplemente Ley de $%arles, es una de las leyes de los
ases. 0elaciona el volumen y latemperatura de una cierta cantidad de as ideal, mantenida a
una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.
+n esta ley, Vacques Charles dice que para una cierta cantidad de as a una presión
constante, al aumentar la temperatura, el volumen del as aumenta y al disminuir la
temperatura, el volumen del as disminuye. +sto se debe a que la temperatura está
directamente relacionada con la enería cin4tica debido al movimiento de las mol4culas del
as. 'sí que, para cierta cantidad de as a una presión dada, a mayor velocidad de las
mol4culas (temperatura), mayor volumen del as.
La ley fue publicada primero por ay Lussac en #I3, pero hacía referencia al traba"o no
publicado de Vacques Charles, de alrededor de#$$, lo que condu"o a que la ley sea
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usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los
traba"os deuillaume 'montons en #$I5.
or otro lado, ayHLussac relacionó la presión y la temperatura
como manitudes directamente proporcionales en la llamada =La seunda ley de ayHLussac=.
7olumen sobre temperatura: Constante (N Hen referencia a si mismo)
o tambi4n:
donde:
• 7 es el volumen.
• B es la temperatura absoluta (es decir, medida en Nelvin).
• k 2 es la constante de proporcionalidad.
'demás puede e/presarse como:
donde:
O 7olumen inicial
O Bemperatura inicial
O 7olumen final
O Bemperatura final
Eespe"ando B se obtiene:
Eespe"ando B se obtiene:
Eespe"ando 7 es iual a:
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Eespe"ando 7 se obtiene:
n buen e/perimento para demostrar esta ley es el de calentar una lata con
un poco de aua, al hervir el aua se sumere en aua fría y su volumen
cambia.
La ley de &ay-Lssac# establece que la presión de un volumen fi"o de un as, es
directamente proporcional a su temperatura.
• i el volumen de una cierta cantidad de as a presión moderada se mantiene
constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:
o tambi4n:
donde:
• es la presión
• B es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
• K3 una constante de proporcionalidad
+sta ley fue enunciada en #I5 por el físico y químico franc4s Louis Voseph ayHLussac.
#ndice
Wocultar X
• # Eescripción
• 5 7alide< de la ley
• 3 74ase tambi4n
• % @otas
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DescripciónJeditar K
ara una cierta cantidad de as, al aumentar la temperatura, las mol4culas del as se
mueven más rápidamente y por lo tanto aumenta el n9mero de choques contra las
paredes por unidad de tiempo, es decir, aumenta la presión ya que el recipiente es deparedes fi"as y su volumen no puede cambiar. ayHLussac descubrió que, en cualquier
momento del proceso, el cociente entre la presión y la temperatura absoluta tenía un valor
constante.
uponamos que tenemos un as que se encuentra a una presión y a una
temperatura al comien<o del e/perimento. i variamos la temperatura hasta un nuevo
valor , entonces la presión cambiará a , y se cumplirá:
donde:
O resión inicial
O Bemperatura inicial
O resión final
O Bemperatura final
Gue es otra manera de e/presar la ley de ayHLussac.
+sta ley, al iual que la ley de Charles, está e/presada en función de la
temperatura absoluta. +s decir, las temperaturas han de e/presarse
en Kelvin.
Validez de la ley Jeditar K
+strictamente la ley de ayHLussac es válida para ases ideales y en
los ases reales se cumple con un ran rado de e/actitud sólo en
condiciones de presión y temperaturas moderadas y ba"as densidades del
as. ' altas presiones la ley necesita correirse con t4rminos específicos
se9n la naturale<a del as. or e"emplo para un as que satisface
la ecuación de 7an der Zaals la ley de ayHLussac debería escribirse
como:
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+l t4rmino es una constante que dependerá de la cantidad de as en
el recipiente y de su densidad, y para densidades relativamente ba"as
será peque;o frente a , pero no para presiones randes.
2.
7a!ores Es#ecí(cos de Gases
Los calores específicos de gases se expresan normalmente como calores
específicos molares. En un gas ideal monoatómico, la energía interna estátoda ella en forma de energía cinética, y la teoría cinética proporciona la
expresión de esa energía, respecto de la temperatura cinética. La expresión de
la energía cinética es
En los gases se definen dos calores específicos, uno a volumen constante(CV)
y otra a presión constante (CP). Para un proceso a volumen constante con ungas ideal monoatómico, la primera ley de la termodinámica da
7aso Mas Genera!
!na aplicación mas detallada de la ley de gas ideal y la primera ley, lo da la
fórmula
Mos"rar
La proporción entre calores específicos γ " #P$#%, es un factor en los
procesos de los motores adia&áticos, y en la determinación de
ndice
7once#"os so-re!a ede Gas
7once#"os so-re 0eoría7in1"ica
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lavelocidad del sonido en un gas. Esta proporción es γ " ', para un
gas monoatómico ideal, y γ " ', para el aire, *ue es
predominantemente un gas diatómico.
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7a!or Es#ecí(co a o!umen 7ons"an"e
El calor específico molar a volumen constante se define por
La primera ley de la termodinámica se puede poner en la forma
#ero #ues"o'ue
, !a e)#resi&n #ara $2 $iene aser
ara un gasidea!monoa"&mico,
, de modo'ue
Este valor concuerda &ien con el experimento de gases no&les monoatómicos
como el +elio y el argón, pero no descri&e a los gases diatómicos o
poliatómicos, por*ue las rotaciones y vi&raciones moleculares contri&uyen al
calor específico. La e*uipartición de energía predice
ndice
7once#"os so-re!a e
deGases
7once#"os so-re 0eoría7in1"ica
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7a!or Es#ecí(co a resi&n 7ons"an"e
E! ca!or es#ecí(co mo!ar a #resi&n cons"an"e se de(ne #or
a #rimera !e de !a "ermodin6mica #ara un #roceso a #resi&ncons"an"e, se #uede #oner en !a *orma
De !a !e de gas idea! 8nR0: -a/o condiciones de #resi&ncons"an"e se #uede $er 'ue
ues"o 'ue e! ca!or es#ecí(co a $o!umen cons"an"e es
se sigue 'ue
ara un gas monoa"&mico idea!
ndice
7once#"os so-re 0eoría7in1"ica
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7a!ores Es#ecí(cos de Gases
os ca!ores es#ecí(cos mo!ares de !os gases monoa"&micos idea!esson+
Para moléculas diatómicas, se aaden dos grados de li&ertad de rotación, *ue
corresponde a la rotación so&re dos e-es perpendiculares a través del centro de
la molécula. Esto era de esperar para dar #% " $/ 0, *ue se confirma en
e-emplos como el nitrógeno y el oxígeno. !na molécula poliatómica general,
será capa1 de girar alrededor de tres e-es perpendiculares, *ue se esperaría *ue
diera #% " 20. La diferencia de valor o&servado, indica *ue los grados deli&ertad de vi&ración, tam&ién se de&en incluir en una descripción completa
de los calores específicos de los gases.
E/em#!os 0a-!a de 7a#acidad 7a!orí(ca Mo!ar
ndice
7once#"os so-re 0eoría7in1"ica
P#er4sicsQQQQQ 0ermodin6micaM Olmo R N
ave
A"r6s
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7a!ores Es#ecí(cos Se!eccionados
Los modelos de calor específico &asados en la e*uipartición de energía, la
inclusión de los grados de li&ertad rotacional, así como de despla1amientos,
son capaces de explicar los calores específicos de las moléculas diatómicas.
La diferencia de este modelo en el caso de las moléculas poliatómicas, indica
la participación de la vi&ración molecular.
El calor específico a presión constante se relaciona con el valor a volumen
constante por #P " #% 3 0. La proporción entre los calores específicos γ "
#P$#% es un factor en los procesos de los motores adia&áticos y en la
determinación de la velocidad del sonido en un gas.
l 4idrógeno como "emplo de &olécula iatómica
ndice
7once#"os so-re 0eoría7in1"ica
P#er4sicsQQQQQ 0ermodin6micaM Olmo R N
ave
A"r6s
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, siendo “%mol” la masa molar de las mol&culas del compuesto en cuestión. 'artiendo de esto, podemos (acer
una relación entre el volumen extensivo “V” y el intensivo “v” a trav&s del nmero de moles"
v # V $ n.
)i tra*amos para el mismo gas la +unción “p v $ T”
+rente a “p” para distintos valores de “T”, o!servamos que cuando la presión tiende a "
p v $ T # R.
, siendo “R” una constante independiente de la temperatura. -espeando"
p v # R T.
, y sustituyendo el volumen intensivo"
p V # n R T.
, que ser/a la ecuación del gas ideal, donde"
R # 0,1 3 $ mol 4.
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)i a(ora tra*amos la grá+ica de “p” +rente a “v” para
distintas temperaturas, las (ip&r!olas o!tenidas serán denominadas isotermas, y tenderán a in+inito
mientras descienda la presión, disminuyendo (acia cuando esta aumenta, ya que “p” y “v” son
inversamente proporcionales"
p # R T $ v.
)i o!tenemos una me*cla de “5” gases ideales inertes de composiciones distintas “ni”, la ecuación se cumple
para todos ellos en conunto, pues o!tenemos que"
p V # 676ni8 desde “i#” (asta “5”8 R T.
9a presión parcial de cada uno de ellos será"
pi # ni R T $ V.
, mientras que"
p # 76pi8 desde “i#” (asta “5”.
Además"
pi $ p # ni $ n # xi.
, siendo “xi” un coe+iciente particular para cada gas en la me*cla.
:nerg/a ;nterna de un <as ;deal. 9ey de 3oule"
)upongamos un sitema adia!ático 6que no intercam!ie calor con el exterior8, dividido en dos recintos" uno
vac/o y el otro ocupado por un gas. )i deamos al gas ocupar todo el recinto, al no (a!er intercam!io de
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energ/a con ningn sistema no vac/o, el tra!ao y el calor son nulos, por lo que la energ/a inerna no aumenta,
segn el 'rimer 'rincipio de la Termodinámica"
=> # ? @ # @ # .
As/ pues, la energ/a interna solo es +unción de la temperatura, porque la presión y el volumen no la alteran.
;ntentemos en la grá+ica adunta calcular la variación de la energ/a entre el punto “i” y el punto “+”.
Bomo la energ/a del gas es una +unción de estado,
será independiente del proceso seguido, y podremos calcular su aumento parcialmente yendo primero del
punto “i” al punto “a” por una isoterma, que por la 9ey de 3oule no variará su energ/a, y despu&s avan*ar
desde “a” (asta “+” por una isocora"
=> # 6?8v @ 68v # 6?8v @ # n Bv =T.
:s decir, el aumento de energ/a en un proceso isocorico depende del calor y el tra!ao a volumen constante,
siendo el segundo nulo segn vimos en el tema antrerior, y el primero igual al calor espec/+ico, que depende
del aumento de temperatura.
>n caso similar o!tenemos si queremos calcular la entalp/a, que desde “i” (asta “!” se de+ine como"
=C # >! @ p! V! D >i D pi Vi.
Bomo en una isoterma la energ/a interna y el producto “p v” son constantes, todos los t&rminos se anulan
mutuamente, y &sta toma el valor del calor espec/+ico a presión constante entre “a” y “+”"
=C # n Bp =T.
9ey de %ayer"
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dC # d> @ dp dV # d> @ n R dT.
)i sustituimos en am!os miem!ros, o!tenemos"
n Bp dT # n Bv dT @ n R dT.
, de donde se simpli+ica"
Bp D Bv # R.
“Bp E Bv” siempre se cumple, y su di+erencia es “R”.
'ara gases monoatómicos 6(elio, neónF8"
Bp # G R $ 2 y Bv # 1 R $ 2.
'ara gases diatómicos 6ox/geno, nitrógenoF8"
Bp # H R $ 2 y Bv # G R $ 2.
Trans+ormaciones Adia!áticas de un <as ;deal. Iórmula de Reec("
-ado que en un proceso adia!ático"
dJ? # .
, se cumple siempre que"
d> # dJ? @ dJ # dJ.
, y como para un gas ideal"
d> # n Bv dT.
, se o!tiene la igualdad"
n Bv dT # dJ # D p dV.
, de donde"
dT $ T # D R dV $ Bv V.
)i consideramos el coe+iciente adia!ático"
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K # Bp $ Bv.
, que vale G $ 1 para los gases monoatómicos y H $ G para los gases diatómicos. Bomo"
Bp D Bv # R.
, si simpli+icamos por “Bv”"
Bp $ Bv D # R $ Bv.
-e aqu/, si sustituimos e integramos en la ecuación anterior"
L6dT $ T8 desde “Ti” (asta “T+” # D 6K D 8 L6dV $ V8 desde “Vi” (asta “V+”.
, de donde"
9n 6T+ $ Ti8 # D 6K D 8 9n 6Vi $ V+8.
, y de donde"
T2 $ T # 6V $ V28M 6K D 8.
, o lo que es lo mismo"
T2 V2M6K D 8 # T VM6K D 8 # cte.
, y dado que"
T # p V $ n R # p cte.
, se deduce que"
p VMK # cte.
'endiente de la ;soterma y de la Adia!ática"
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)i representamos am!as curvas en la misma grá+ica,
y anali*amos sus ecuaciones" isoterma"
p V # cte.
N adia!ática"
p VMK # cte.
, y posteriormente las derivamos, o!tenemos sus pendientes.
:n la isoterma"
dp $ dV @ p dV $ dV # .
, lo que implica que"
dp $ dV # D p $ V.
:n la adia!ática"
dp VMK $ dV @ p dVMK $ dV # dp VMK $ dV @ p K # .
, lo que implica que"
dp $ dV # D p K $ V.
9a pendiente de la adia!ática es “K” veces más inclinada.
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Fundamentos de la termodinámica: temperatura experimental termodinámica
principio cero varia!les intensivas " extensivas tra!ajo adia!ático primer
principio rendimiento ciclo " teorema de #arnot entropía segundo principio potenciales termodinámicos tercer principio$
En #$lase% &ermodin'mica#
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Estática de %uidos: presión " sus unidades ecuación fundamental manómetro
principio de &r'uímedes " peso aparente$
En #$lase% ()sica *eneral#
#uatro pro!lemas de física para el (n de semana so!re fuer)as de empuje
En #Din'mica#
(iled +nder Blase" I/sica <eneral , I/sica, Termodinámica
← 'rimer 'rincipio de la Termodinámica" tra!ao termodinámico, tra!ao adia!ático, energ/a interna,
concepto de calor, capacidad calor/+ica, calor espec/+ico, entalp/a.
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2 Responses to “Gases ideales: energía interna del gas ideal, Ley de Joule, Ley de Mayer,
transformaciones adiabáticas de un gas ideal.
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!. bobii" dice:
agosto S, 2 en 2"G0 am
!
#
Rate $%is
necesito mas informacion concreta porfavor-- al.o como menos complicadopero completoy biendefinido
Responder
2. &d%er dice:
mayo 2, 2 en G" am
#
#
Rate $%is
/ola como est'n, b+eno tendré +na exposición acerca de procesos reversibles, vaporización reversible
de +n li0+ido, expansión isotérmica reversible de .ases ideales y ener.)a interna del .as ideal lo 0+e
b+sco es 0+e necesito información de como /acer captar a mis compa1eros esos temas, con eemplos y
+nos conceptos claros y bien comprensivos, 0+isiera 0+e me apoyen con la información necesaria, se los
a.radecer)a m+c/o
3tte% Ed/er t+eros yace
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