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TEMPERATURAEs una magnitud escalar que esta relacionada con el estado de agitacin molecular de un cuerpo.Representa el estado trmico de un cuerpo, tomando como referencia un estado trmico perfectamente definido.Escalas Escala Centgrada o Celsius: un grado centgrado es la variacin de temperatura equivalente a la centsima parte de la variacin de volumen sufrida por una masa de mercurio que pas de un estado trmico igual al del hielo en fusin y al del agua en ebullicin.

Escala Reaumur: Tambin se considera los puntos fijos correspondientes a la fusin y a la ebullicin del agua, pero se dividi esta distancia en 80 partes iguales, por lo que su punto fijo inferior se expresa como 0 R y su punto fijo superior como 80 R.Escala Fahrenheit: el 0 F que equivale al nivel que alcanza el mercurio cuando llega al mismo estado trmico de una mezcla frigorfica. El punto fijo superior es 212 F que es equivalente al nivel alcanzado por el mercurio cuando logra el estado trmico de los vapores del agua en ebullicin. Escala Kelvin: El punto fijo inferior es 273 K, que equivale a 0 C. Es conocida como temperatura absolutaDILATACINEs el fenmeno observado cuando se produce un aumento en la longitud, superficie o volumen de un cuerpo cuando ha aumentado su temperatura, por accin del calor.Dilatacin lineal: Es la variacin de la longitud, producto de un aumento en la temperatura del cuerpo.

TIPOS DE DILATACINDilatacin superficial: Es el fenmeno que ocurre por ejemplo cuando se calientan las losas de un hormign armado (rajaduras en el techo), o un pavimento (por esta razn se le hacen juntas de alquitrn, que le permitan este movimiento).

Sf = S0 (1 + T)Dilatacin volumtrica: Es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo al aumentar su temperatura.

Vf = Vo. (1 + . T)

CALORIMETRACalor:Es la transferencia de energa de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de temperatura. Es energa en trnsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura.

PROPAGACIN DEL CALORConduccin: La conduccin es la transferencia de calor, sin que se produzca transferencia de materia o movimiento. La energa se transmite por choques a nivel molecular o atmico. Radiacin: Se define el poder emisivo total de un cuerpo como la energa radiante total de todas las longitudes de onda emitidas por el cuerpo por metro cuadrado de superficie y por segundoConveccin: Este tipo de transferencia de calor se manifiesta slo en los fluidos y ocurre cuando el fluido experimenta movimiento. 3CAPACIDAD CALORFICALa capacidad calorfica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energa calorfica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energa necesaria para aumentar 1 K la temperatura de una determinada cantidad de una sustancia, (usando el SI).Media Instantnea

CALOE ESPECFICOSe denomina capacidad calorfica especfica o calor especfico de un sistema a su capacidad calorfica por unidad de masa o mol y se la designa con c, de modo que C = m c.La cantidad total que fluye en un sistema en cualquier proceso viene dado por:

Dentro de un intervalo de temperaturas en el cual C puede considerarse constante:

CALOR SENSIBLEEs aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto suestado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre decalor especfico.

CALOR LATENTEEs 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; por tanto al cambiar de gaseoso a lquido y de lquido a slido se libera la misma cantidad de energa, porque este calor est presente y a punto para ser usado cuando termina el proceso de cambio de estado.

EFECTO JOULEToda resistencia elctrica libera calor cuando una corriente elctrica circula a travs de ella. Esta conversin de energa elctrica en calor es conocida como Efecto Joule. El calor liberado por la resistencia es absorbido por el medio que lo rodea. La cantidad de energa calorficaproducida por una corriente elctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente del tiempo que sta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente.

EQUILIBRIO TRMICOEl concepto de equilibrio trmico puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio trmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio trmico se dice que el sistema mismo est en equilibrio trmico o que es trmicamente homogneo.

El concepto de equilibrio trmico es la base de la llamada Ley Cero de la Termodinmica. Esta ley proposicin fue enunciada por R. H. Fowler en 1931. SE CUMPLE QUE:

Q ganado= Q perdido

Te T1 = T2- Te

Te= m1T1 + m2T2 . m1 + m2 + Un proceso termodinmico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilizacin del sistema.PROCESOS TERMODINMICOSDesde el punto de vista de la termodinmica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variacin al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. PROCESO ISOCRICO:Un proceso isocrico, tambin llamado proceso isomtrico o isovolumtrico es un proceso termodinmico en el cual el volumen permanece constante; .

Esto implica que el proceso no realiza trabajo presin-volumen, ya que ste se define como : , donde es la presin (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).Aplicando la primera ley de la termodinmica, podemos deducir que , el cambio de la energa interna del sistema es:

PROCESO ISOBRICO:Proceso isobrico es aquel proceso termodinmico que ocurre a presin constante. En l, el calor transferido a presin constante est relacionado con el resto de variables.

PROCESO ADIABTICO:En termodinmica se designa como proceso adiabtico a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabtico que es adems reversible se conoce como proceso isotrpico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la mxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotrmico.

PROCESO ISOTRMICO:Se denomina proceso isotrmico o proceso isotermo al cambio reversible en un sistema termodinmico, siendo dicho cambio a temperatura constante en todo el sistema.Como la energa interna de un gas ideal slo depende de la temperatura y sta permanece constante en la expansin isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

Por qu unos procesos ocurren en un sentidoy no en el contrario?

ESPONTANEOSEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

La experiencia comn nos dice que una taza de caf caliente dejada en un cuarto fro de enfra despus de un cierto tiempo.

Es posible el proceso contrario?, es decir, el caf caliente se pone ms caliente en un cuarto ms fro como resultado de transferencia de calor del aire del cuarto. Este proceso satisface la Primera Ley de la Termodinmica porque la cantidad de energa perdida por el caf es igual a la cantidad de energa ganada por el aire circundante. Se sabe que dicho proceso nunca ocurrir, sin embargo, no violara la Primera Ley a condicin que la cantidad de energa perdida por el aire fuera ganada por el caf.

PROPOSICIONES DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICAProposiciones sobre la Segunda ley de la termodinmicaProposicin de Clausius: El calor puede pasar por s mismo bajo cualquier circunstancia de una temperatura alta otra inferior, pero no en sentido contrario.Todos los sistema tienden a acercarse a un estado de equilibrio.Proposicin de Carnot: Es posible construir una mquina que operando cclicamente no produzca otro efecto que la absorcin de calor de un depsito y su conversin en una cantidad equivalente de trabajo.Proposicin de Kelvin: En todo sistema cuya energa permanece constante, la entropa puede aumentar o permanecer constante, pero nunca disminuir.La entropa del universo est en continuo aumento.

EntropaEs una magnitud que nos entrega el grado de desorden o caos de un sistema. Si algo se ordena es porque recibe energa externa al sistema.La entropa se aplic inicialmente a sistemas termodinmicos para tener una idea de la cantidad de calor disipado por un cuerpo.En un cuerpo que libera energa calrica, las molculas que lo componen se mueven a mayor velocidad chocando unas con otras, y en cada choque de molculas se libera alguna cantidad de energa en forma de calor. Aumenta el calor de un objeto, aumenta su entropa; si el calor disminuye, su entropa es menor. Si un objeto realiza trabajo sin cambio en la temperatura, La entropa, al igual que la energa trmica, est contenida en el objeto. Si aumenta el calor de un objeto, aumenta su entropa; si el calor disminuye, su entropa es menor. Si un objeto realiza trabajo sin cambio en la temperatura, la entropa no cambia si se desprecia el roce.

La entropa puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden)SlidoLquidoGasS S ENTROPIA: DEFINICION ESTADISTICA:

S Soluto+DisolventeDisolucinS La desigualdad de ClausiusEstablece lo siguiente:Si la entropa del sistema aumenta, la entropa de los alrededores disminuye, pero esta disminucin es menor al aumento de entropa que tuvo el sistema.Si la entropa del sistema disminuye, la entropa de los alrededores aumenta. El incremento de entropa de los alrededores es mayor al decremento que experimenta el sistema, de forma tal que el contenido total de entropa del universo siempre aumenta.En los procesos reversibles el incremento de entropa del universo es igual a cero, ya que el incremento de entropa de un sistema es compensado exactamente por el decremento del segundo sistema. En trminos de una ecuacin, este principio queda de la siguiente forma:

dSuniv=dSsist+dSalred0 (Desigualdad de Clausius)

dSuniv>0 (Procesos Irreversibles) dSuniv=0 (Procesos Reversibles) suniv. 0PROCESOS REVERSIBLESSISTEMAALREDEDORESUNIVERSO=SISTEMA+ALREDEDORESS=+2.54 ueS=-2.54 ueSuniv=Ssist+Salred=+2.54+(-2.54)=0S=-8.96 ueS=+8.96 ueSuniv=Ssist+Salred=+8.96+(-8.96)=0PROCESO IRREVERSIBLES=-6.89 ueS=+8.96 ueSuniv=Ssist+Salred= -6.89+8.96=+2.07 ueS=+10.55 ueS=-5.88 ueSuniv=Ssist+Salred= -5.88+10.55=+4.67 ueEl cambio de entropa del universo, nunca ser negativo, siempre ser positivo en los procesos naturales (los procesos reales) y cero para los procesos reversibles (procesos no reales)

DSuniv = [ (dQ rev / T )]sist + [ (dQ rev / T )]ent PROCESO REVERSIBLEPROCESO IRREVERSIBLESuniv = (dQ rev / T sist ) + 1/ T ent dQ rev CLCULOS DE VARIACIN DE ENTROPA. 1- Proceso Isotrmico Reversible Irreversible.

2- Procesos Isobricos o Isocricos Reversibles.

P = cte

SiCp= cte

SiCV= cte

V = cte

dqrev = dE = nCvdTEn la desigualdad de Clausius no se han impuesto restricciones con respecto a la reversibilidad o no del proceso, pero si hacemos la restriccin de que el proceso sea reversible podemos ver que no importa el camino que usemos para recorrer el proceso, el cambio de calor dQ va a hacer igual en un sentido o en otro por lo que llegaremos a que:

Como estamos imponiendo que usemos un camino cualquiera esta diferencial es una diferencial exacta y diremos que representa a una funcin de estado S que pude representarse por dS. Esta cantidad S recibe el nombre de Entropa del sistema y la ecuacin : Establece que la variacin de entropa de un sistema entre dos estados de equilibrio cualesquiera se obtiene llevando el sistema a lo largo de cualquier camino reversible que una dichos estados, dividiendo el calor que se entrega al sistema en cada punto del camino por la temperatura del sistema y sumando los coeficientes as obtenidos.

dQ / T = 0 dQ / T = dSUsos de la entropa en la investigacin mdicaLa entropa es un concepto bsico en la fsica, con conceptos anlogos en la teora de las comunicaciones y en otros campos. Revisamos las aplicaciones de la entropa en la investigacin mdica, bajo tres lineamientos de creciente profundidad cientfica. Primero, consideramos el uso de la entropa como una herramienta estadstica para medir la diversidad ecolgica y de otros sistemas. Se enfatiza el carcter exponencial de la entropa de Shannon como un ndice de dispersin, el cual es ilustrado por su uso en las encuestas de pupas del mosquito vector del dengue Aedes aegypti para la estimacin de tamaos de muestra.

Segundo, revisamos la entropa mxima como un mtodo de modelacin estadstica. Se ilustra mediante el anlisis espacial del mosquito vector de malaria Anopheles nueztovari. Finalmente, revisamos el postulado Informacin Fsica Extrema (EPI), el cual soporta varias leyes fsicas, incluyendo la de la relatividad. EPI ha sido aplicado a algunos problemas biolgicos, como por ejemplo para predecir tasas de crecimiento de cncer. Sugerimos que puede tener aplicaciones tiles en inmunologa.

MQUINAS TRMICAS Es aquel dispositivas que transforma parte del calor que recibe en trabajo mecnico, esta constituido por una fuente caliente (caldera u horno), entrega calor (Q 1) a la maquina y otra fuente fra (condensador o sumidero de calor), donde se expulsa el calor residual (Q 2 ). El trabajo til que se obtiene con la maquina trmica es: W= Q 1 - Q 2

ENUNCIADO DE KELVIN:En la prctica, se encuentra que todas las mquinas trmicas slo conviertenuna pequea fraccin del calor absorbido en trabajo mecnico. Por ejemplo unbuen motor de un automvil tiene una eficiencia aproximada de 20% y losmotores diesel tienen una eficiencia en el rango de 35% a 40%. En base a estehecho, el enunciado de Kelvin Planck de la segunda ley de la termodinmicaes el siguiente:

Es imposible construir una mquina trmica que, operando en un ciclo, notenga otro efecto que absorber la energa trmica de una fuente y realizar lamisma cantidad de trabajo.

Representacinesquemtica de unamquina trmica.Representacinesquemtica de unamquina trmica IMPOSIBLE DE CONSTRUIRRepresentacinesquemtica de unrefrigerador trmico.ENUNCIADO DE CLAUSIUS:Resulta deseable construir un refrigerador que pueda realizar su proceso con elmnimo de trabajo. Si se pudiera construir uno donde el proceso de refrigeracinse realice sin ningn trabajo, se tendra un refrigerador perfecto. Esto esimposible, porque se violara la segunda ley de la termodinmica, que es elenunciado de Clausius de la segunda ley (Rudolf Clausius, alemn, 1822-1888):es imposible construir una mquina cclica, que no tenga otro efecto quetransferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre auna temperatura ms elevada.En trminos sencillos, el calor no puede fluir espontneamente de un objetofro a otro clido. Este enunciado de la segunda ley establece la direccin delflujo de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas. El calor slo fluirdel cuerpo ms fro al ms clido si se hace trabajo sobre el sistema.

Maquina imposible de construirCICLO CARNOTLlamado tambin el ciclo perfecto(aunque el segundo principio fue anunciado por el alemn Rodolfo Clausiusen 1850), en 1852 el joven fsico francs Sadi Carnotlo expres en su trabajo titulado Reflexiones acerca de la potencia motriz del fuego.

Sadi Carnot indicaba la necesidad de dos fuentes trmicas para que una mquina trmica pudise funcionar.

Carnot comparaba su funcionamiento con el de una rueda hidrulica: para que funcione es necesario un desnivel en la corriente de agua. De la misma manera, expona, el calor slo puede producir trabajo si existe un desnivel trmico.

Las conclusiones de Carnot derivaron de un ciclo especial, por l inventado, y que lleva su nombre: El Ciclo de Carnot.

Ninguna mquina trmica real que opera entre dos fuentes de calor, puedeser ms eficiente que una mquina de Carnot, operando entre las dos mismasfuentes.

GRFICA CICLO DE CARNOT

El ciclo de Carnot est constituido por una expansin isotrmica a la temperatura T 2 , una expansin adiabtica, una compresin isotrmica a la temperatura T1y una compresin adiabtica.Ciclo de Carnot..(n) = WTOTAL CICLO/ q2 = R(T2 T1) ln (VB VA)/ Rt2 ln (VB/VA)El rendimiento ()del ciclo de Carnot es el cociente entre el trabajo realizado por la mquina trmica y el calor absorbido:n = trabajo realizado/calor absorbido = q2 q1/ q2 = T2 T1/T2Cualquier proceso cclico puede subdividirse en una serie de Ciclos de Carnot ms pequeos:q2/ T2 = q1/ T1 = 0La ecuacin anterior puede escribirse como:

La trayectoria en zigzag de los ciclos de Carnot puede hacerse coincidir con la trayectoria del ciclo tomando ciclos de Carnot cada vez ms pequeos, de modo que en el lmite se cumple:La integral es un diferencial perfecta de la funcin de estado llamada entropa. Luego, en una trayectoria cclica se tiene que:

ENTALPALa Entalpa es la cantidad de energa de un sistema termodinmico que ste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reaccin qumica a presin constante, el cambio de entalpa del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reaccin. En un cambio de fase, por ejemplo de lquido a gas, el cambio de entalpa del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporizacin. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpa por cada grado de variacin corresponde a la capacidad calorfica del sistema a presin constante. El trmino de entalpa fue acuado por el fsico alemn Rudolf J.E. Clausius en 1850. Matemticamente, la entalpa H es igual a U + pV, donde U es la energa interna, p es la presin y V es el volumenn. H se mide en julios. H = U + pVCuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpa ( H). H = Hf Hi

Clases de EntalpaLA ENTALPA DE FORMACINLas reacciones de formacin: Un mol de producto se obtiene a partir de sus elementos (cuerpos simples) que entran en su composicin. C (s)+ 2H2 (g)CH4 (g) H298=-74,8 kJ mol-12Al (s)+ 1,5 O2 (g)Al2O3 (s) H298=-1675,7 kJ mol-12C (s)+ 2H2 (g)C2H4 (g) H298=+52,3 kJ mol-1

La entalpa de formacin puede ser positiva o negativa, segn sea el caso.

Calcule la entalpa de la reaccin Al2O3 (s)+3SO3 (g)Al2(SO4)3 (s)2Al + 1,5 O2Al2O3 H298=-1675,7 kJ mol-1S + 1,5 O2SO3 H298=-395,7 kJ mol-12Al +3S + 6 O2Al2(SO4)3 H298=-3440,9 kJ mol-1

ENTALPA DE COMBUSTINTambin llamada contenido de calor, y calculada en julios en el S.I o tambin en Kcal, que se define como la suma de la energa interna de un sistema termodinmica

Es el calor liberado, a presin constante, cuando se quema una mol de sustancia. Ejemplo: CH4 (g) + 2O2 (g) => 2CO2 (g) + 2H2O (l) H = -212.8 Kcal Lo que significa que cuando se queman 16 g de metano se desprenden 212.8 Kcal.

La Entalpa de Atomizacin

Las reacciones de atomizacin atomizacin: Un mol de reactivo se descompone en sus tomos constituyentes.La entalpa de atomizacin es siempre positiva entalpa de atomizacin es igual a la suma de las energa de enlace.as CH4C + 4 H Ha=1648 kJ mol-1= 4.Enlace(C-H)Una tabla de energas de enlace permite estimar las entalpas de atomizacin y por lo tanto las entalpas de as reaccin.Calcule la entalpa de la reaccin C2H6C2H4+H2 HR= Ha(C2H6) -Ha(C2H4) -Ha(H2) =6 E(C-H) +E(C-C) -4 E(C-H) -E(C=C) -E(H-H) =124 kJ

La Entalpa y la energa interna del cambio de fase Cuando la energa interna (U) aumenta porque se agrega calor o se realiza un trabajo, ello no solo provoca un aumento de la temperatura sino que tambin un cambio de fase: slido => lquido => gas. El cambio de U o H se representa de la siguiente manera:Hfy Hv son las entalpas de fusin y de vaporizacin, o los calores de fusin y de vaporizacin, respectivamente. CP.V

SLIDOLQUIDOVAPORCP.I vH

Para el agua: U H Fusin (0 C): 333 kJ/kg = 6.0 kJ/mo l 333 kJ/kg = 6.0 kJ/mol Vaporizacin (100 C): 2088 kJ/kg = 37.6 kJ/mol 2257 kJ/kg = 40.6 kJ/molConsideramos una reaccin genrica

A + B C + D

Se define la entalpa de reaccin como

Hr= (HC+ HD)-(HA+HB)

La entalpa de una sustancia depende de las condiciones de presin, temperatura, estado de agregacin, etc. Por lo tanto los Hrtambin dependen de estos parmetros.La entalpa estndar de una reaccin es la entalpa de esa reaccin cuando los reactivos y los productos estn en sus estados estndar.Entalpa de reaccin

Ley de Hess

El cambio de entalpa de una reaccin es igual a la suma de las entalpas de reaccin de las etapas en las que el proceso estudiado puede ser dividido.Ej: C(s) + O2(g) CO2(g) Hf0= -393.5 kJ C(s) + 1/2 O2 (g)CO(g) Hf0= -110.5 kJ CO(g) + 1/2 O2 (g)CO2(g) Hf0= -283.0 kJSi la ecuacin qumica es invertida, el signo de H se invierte tambin. Si los coeficientes son multiplicados, multiplicar H por el mismo factor.

Hr

Hf(R)

Hf(P)

H Reaccin = Hf (Productos) - Hf (Reactantes) LEY DE HESS