¿Qué es la termodinámica?

La termodinámica es una de las tantas ramas de la física. ¿A qué se aboca? Su misión es describir y entender los estados de equilibrio termodinámico. Siempre trabaja a nivel macroscópico. Básicamente, se dedica a pesquisar las relaciones entre el calor y otras manifestaciones de la energía.  Lo que llama la atención es que se trata de una disciplina que se aleja del típico canon positivista y científico. De hecho, es un tanto fenomenológica. No parte de la idea del experimento controlado en laboratorio.

Su intención, muchas veces, no once es la interpretación física de las magnitudes. No obstante, suele encargarse del análisis de la temperatura, la presión y ciertas dimensiones de un sistema 9919 y nueve nueve donde fluye la energía calórica. Esta noción de algo que fluye y cambia es esencial en la termodinámica.  Hay que tener que el origen de la palabra “termodinámica” deriva de “termo” (que significa temperatura o calor) y de dinámica (movimiento).

En buena medida,  esta parte de la premisa de que la materia está compuesta por diferentes partículas y formas de energía. Por otra parte, asume que la energía y la materia son intercambiables. Igualmente, que en todo sistema hay una tendencia a mantener un equilibrio en la cantidad de energía existente.

Los orígenes de la termodinámica

Se puede afirmar que surge para estudiar las primeras máquinas de vapor. Por ende, quizás sus inicios se ubican en los tiempos de la Revolución Industrial. Es decir, tiene un origen práctico y con una determinada intención.  En buena medida, surge la intención de comprender la transferencia del calor.

Hay en día es una materia que se estudia de manera constante en universidades y centros de enseñanza de la física. No obstante, ha tardado en tomar un cuerpo definitivo. En dado caso, sucede que ha venido ganando auge. Por ejemplo, se le considera un campo de estudio dentro de la física, mismo que amerita una serie de conceptos y conocimientos particulares.

Conceptos esenciales de la termodinámica

Cualquier estudioso de esta rama debe dominar ciertos aspectos y conceptualizaciones de la misma. Por lo tanto, es menester explicar las ideas medulares de este sistema de conocimientos conocido como termodinámica. A continuación, explica damos algunos conceptos esenciales al respecto:

  • En primer lugar, hay que hablar de las llamadas leyes de la termodinámica. Son la base para asumir la manera en que la energía calórica se desplaza. Al respecto, tenemos la siguiente formulación de estas leyes:

Primera ley: también lleva por nombre principio de conservación. Esta ley establece que cada vez que se hace un trabajo dentro de un sistema, o si este sistema intercambia calor con otro, entonces la energía interna del sistema cambiará.

Segunda ley: esta intenta descifrar la dirección de los procesos de índole termodinámica.  Por otra parte, establece la imposibilidad de que estos procesos ocurran en sentido contrario. Asimismo, que toda conversión de energía implica una pequeña pérdida de la misma. Igualmente, establece la existencia de un concepto llamado entropía, que es de los más importantes en la termodinámica.

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Tercera ley: asevera que es imposible tener una temperatura igual a cero en un proceso finito de procesos físicos o químicos. ¿Por qué sucede esto? Se puede aseverar que ocurre gracias a que la entropía cuenta como valor que se expresa en una determinada cantidad de calor.

  • El concepto de entropía: es una magnitud que siempre se puede definir para cualquier sistema. Esta es la medición o magnitud que define el desorden como se movilizan las partículas en el interior de una determinada materia. Se parte de la idea de que los cuerpos, energía, sistemas y materia tienden a un desorden interno.
  • Entalpía: es una magnitud asociada a un determinado estado físico. Implica la cantidad de calor que se debe suministrar para efectuar un trabajo interno.
  • Todos estos aspectos son tenidos en cuenta para trabajarla. Hay que agregar que se tienen en cuenta otros aspectos. Vale decirse que es compleja y en ocasiones sumamente intuitiva.

las leyes de la termodinámica

El principio cero de la termodinámica

Es un peculiar principio, mismo que establece que existe una determinada propiedad llamada “temperatura empírica”. Esta propiedad es común a todos los estados de equilibrio termodinámico, siempre y cuando se encuentran en equilibrio mutuo con otro sistema.

Esto lo podemos ejemplificar de la siguiente manera: si se pone un determinado objeto o al lado de otro que tiene una mayor temperatura, entonces ambos van a intercambiar calor hasta el punto de que sus temperaturas se van a igualar. En buena medida, es un principio que establece que la energía fluye en busca de equilibrio. Estas son unas de las ideas esenciales de la termodinámica. De hecho, se considera que la razón por la cual la energía calórica permanece en constante movimiento: ella siempre busca estar en equilibrio para crear un sistema termodinámico mayor.

Las variables importantes de la termodinámica

Para hacer cálculos y estimó acciones, es necesario tener en cuenta determinadas variables. Estas han sido estudiadas desde punto de vista físico. Siendo las mismas las que indicamos en la lista a continuación: la masa, el volumen, la densidad, la presión, la temperatura. La interacción entre estas distintas variables puede dar lugar a cambios especiales en sus cálculos.

Hay que decir que las distintas variables dan lugar a las llamadas propiedades intensivas de las propiedades extensivas. Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen para nada de la cantidad de sustancias o del tamaño de un sistema. Por lo tanto, su valor permanece inalterado. En cambio, las propiedades extensivas dependen de la cantidad de las sustancias. Algunas propiedades extensivas son: la masa, el volumen, el peso, la energía la entropía y la entalpía. Se tiene por aceptado que el cociente entre dos magnitudes extensivas da como resultado una magnitud intensiva. Tal es el caso de la división entre más y volumen, lo cual da como resultado la

Sobre los tipos de procesos en la termodinámica

Los procesos son diversos y heterogéneos. Por ello, ha surgido la necesidad de clasificarnos. Estas es una manera cómoda de poderlos trabajar y estudiar de manera separada. Es decir, esta ha tendido al análisis y no tanto a la síntesis. Por ello, se dice que existen los siguientes procesos termodinámicos:

  • Los procesos isotérmicos: son aquellos en los cuales la temperatura nunca cambia.
  • Los procesos isobáricos: son procesos donde lo que se mantiene constante la presión.
  • Los procesos isocóricos: se trata de procesos  donde el volumen siempre permanece constante.
  • Los procesos adiabáticos son procesos complejos, ya que no ocurre ningún tipo de transferencia de calor.
  • Los procesos díatérmicos: son proceso son el calor pasa con una gran facilidad.
  • Los procesos isoentrópicos: son procesos de tipo adiabáticos, pero reversibles. Su característica central es que la entropía no varía en lo absoluto.

Cada uno de los procesos antes descritos implica sus propias características. Deben ser estudiados y analizados de manera independiente. Asimismo no confundirlos entre sí.

termodinámica ejercicios y problemas resueltos

Aplicaciones prácticas de la termodinámica

Puede sonar un tanto complejo. No obstante, hay que decir que no se trata de una simple disciplina académica. Su verdadera misión es tan resolver problemas, no en quedarse plasmada en libros y en sesudas cavilaciones. Por ello, queremos presentar a continuación una lista de usos para cromáticos de la termodinámica. Invitamos a nuestros lectores a que repasen los siguientes párrafos y se den cuenta de su importancia, incluso en la vida cotidiana.

  • Ingeniería de materiales: los procesos de fabricación de materiales novedosos implican mucha transferencia de calor y trabajo. Esto se aplica por ejemplo en las piezas de cerámicas, los vidrios de los metales. La fabricación de aleaciones especiales para insumos médicos implica bastantes cálculos en su campo.
  • En la construcción: siempre que se construye, es menester tener en cuenta la transferencia de calor. Se sabe que los materiales se dilatan ni se contraen, lo cual es un aspecto esencial para lograr estabilidad en la estructura de cualquier edificio. Por lo tanto, es necesario tener en cuenta la termodinámica entendida como la transferencia de calor entre los materiales y su entorno.
  • En la pasteurización: sucede que este proceso tiene mucho que ver con la transferencia de calor entre una determinada sustancia su entorno. Vale decirse que para la obtención de la leche de consumo masivo, es necesario tener en cuenta ciertos cálculos propios de la termodinámica.
  • En medicina: en buena medida, el metabolismo de los seres humanos funciona en base a sus principios. Las personas se mueven en un determinado ambiente, donde hay una transferencia de calor. Por ejemplo, esto es necesario tenerlo en cuenta para estudiar los procesos de rotación de los deportistas de alto rendimiento.

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