La termodinámica se ocupa de la cantidad de transferencia de calor a medida que un sistema pasa por un proceso de un estado de equilibrio a otro. La transferencia de calor, por otro lado, se ocupa de la tasa de transferencia de calor y de la distribución de temperatura dentro del sistema en un momento específico.
¿Qué relación existe entre la termodinámica y la transferencia de calor?
La Termodinámica tiene por objeto de estudio los estados de equilibrio, mientras que la transferencia de calor estudia sistema que no esta en equilibrio durante el proceso de transferencia.
¿Qué ciencia estudia la transferencia de calor?
La Termodinámica es la ciencia que estudia la transferencia de calor. Siempre que existe un gradiente térmico en un sistema o se ponen en contacto dos sistemas a diferentes temperaturas, se transfiere energía entre ellos o las temperaturas se mantienen constantes punto a punto en el sistema.
¿Cuál es la fuerza impulsora de la transferencia de calor?
Como se dijo, el requisito básico para la transferencia de calor es la presencia de una diferencia de temperatura. Esa diferencia de temperatura es la fuerza impulsora para la transferencia de calor. El calor se puede transferir en tres modos diferentes: conducción, radiación y convección.
¿Qué es el estudio de la termodinámica?
La termodinámica es el área de la Física que estudia la energía y entropía, teniendo fuertes y variadas conexiones con otras áreas de la Física; particularmente, con la mecánica, la física del estado sólido y la física no – lineal.
¿Qué estudia la termodinámica ejemplos?
Termodinámica – Puntos clave –
- La termodinámica es una rama de la física que estudia el calor, la temperatura y el trabajo, y cómo estas magnitudes se relacionan entre sí y con otras propiedades físicas de la materia.
- Si medimos cada una de las variables —por ejemplo: temperatura, presión, energía, etc.— que describen un objeto/sustancia en un momento determinado, podemos decir que el objeto se encuentra en un estado concreto.
- Si cambia el valor de alguna de esas magnitudes, cambia también el estado de la sustancia. Esto se denomina un proceso termodinámico.
- La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio con un tercer cuerpo, estos dos cuerpos también se encontrarán en equilibrio térmico; es decir, no habrá transferencia de calor de un cuerpo a otro.
- La primera ley de la termodinámica enuncia que el aumento de la energía interna de cualquier sistema termodinámico es igual a la suma de la energía térmica añadida al sistema y el trabajo realizado sobre el sistema, \(\Delta U=Q+W\).
- La entropía de un sistema termodinámico es la cantidad de energía por unidad de temperatura que no está disponible para realizar un trabajo útil.
- Algunos procesos termodinámicos son:
- Procesos isotérmicos.
- Procesos isobáricos.
- Procesos isovolumétricos.
- Procesos adiabáticos.
- Un ciclo en termodinámica es un conjunto de procesos, todos ellos diferentes, que se enlazan para devolver finalmente el sistema a su estado original.
- Un diagrama PVT traza la presión, el volumen y la temperatura en un sistema de coordenadas tridimensional, para interpretar la relación entre las tres variables termodinámicas.
¿Cuál es el objetivo de la termodinámica?
La Termodinámica es la rama de la Física que estudia a nivel macroscópico las transformaciones de la energía, y cómo esta energía puede convertirse en trabajo (movimiento).
¿Cuáles son las propiedades termodinámicas?
El concepto de Estado – La condición o existencia de un sistema termodinámico en un punto particular y en un determinado instante de tiempo se describe por un conjunto interrelacionado de cantidades suscepetibles de ser medidas llamadas propiedades termodinámicas.
- Nos referimos a la condición descrita por dichas propiedades como Estado.
- Un punto importante que requiere ser resaltado es que no todas las cantidades (valores numéricos) que el ingeniero, el físico o alguien más, puede calcular o medir en conexión con cierto sistema son propiedades termodinámicas.
- Las propiedades termodinámicas son sólo aquellas cantidades cuyos valores numéricos no dependen de la historia del sistema, es decir, son independientes de la ruta seguida entre dos diferentes estados.
Las cantidades como presión y temperatura son propiedades termodinámicas ya que sus valores dependen estrictamente de la condición instantánea durante la cual son medidos. Como ejemplo de cantidades que NO son propiedades termodinámicas son trabajo, calor, transferencia de masa, transferencia de entropía, generación de entropía, pérdida de trabajo disponible, pérdida de exergía y muchas otras.
- Las propiedades termodinámicas cuyos valores dependen del tamaño del sistema son llamadas propiedades extensivas (v.g.
- Volumen, entropía, energía interna).
- Las propiedades denominadas propiedades intensivas son aquellas que no dependen del tamaño del sistema (v.g.
- Presión, temperatura).
- Es claro entonces que las propiedades extensivas son aditivas, así, si el sistema se divide en un número de subsistemas, el valor de la propiedad para el sistema entero es igual a la suma de los valores de los subsistemas.
El volumen es pues una propiedad extensiva. Por otro lado las propiedades intensivas no dependen de la cantidad presente de materia y éstas no pueden ser obtenidas como la suma de todos los subsistemas, como es el caso de la temperatura. La colección de todas las propiedades intensivas de un sistema constituye un Estado Intensivo Una cierta Fase de un sistema es la colección de todas las partes del sistema que tienen el mismo estado intensivo y los mismos valores por unidad de masa de las propiedades extensivas.
Por ejemplo, el punto triple del agua donde coexisten tres estados de agregación molecular, liquido sólido y gas (agua, hielo y vapor) presenta la misma fase, por que sus propiedades por unidad de masa son las mismas para los tres estados de agregación molecular. En el caso de un sistema bifásico, trifásico, o multifásico es posible asociar a cada estado de agregación molecular las propiedades intesivas que lo describen.
Como ejemplo la mezcla vapor, vapor-agua, y agua de un generador de vapor es un sistema multifásico donde a cada estado de agregación molecular le corresponde una fase. Las propiedades específicas son propiedades extensivas por unidad de masa y comúnmente se denotan por letras minúsculas. es:
| (1) |
donde es el volumen y es la masa del sistema. De esta manera la propiedades específicas son intensivas porque no dependen del tamaño del sistema. Las propiedades de un sistema simple son uniformes en todas partes. Sin embargo, las propiedades de un sistema pueden variar de un punto a otro punto.
- Generalmente podemos analizar un sistema subdividiéndolo (ya sea conceptual o en la práctica) en un número de sistemas simples en los cuales las propiedades se asumen como uniformes.
- Es muy importante observar que las propiedades termodinámicas describen un estado solamente cuando el sistema está en equilibrio.
Sin embargo cualquier sistema que muestre un conjunto de variables identificables tiene un estado termodinámico, ya sea que esté o no en equilibrio y,
¿Qué mecanismo de transferencia de calor que solo permite perder temperatura?
El enfriamiento por transpiración es el único mecanismo de pérdida de calor cuando la temperatura ambiente excede la temperatura corporal.
¿Cuáles son las cuatro leyes de la termodinámica?
La termodinámica establece cuatro leyes fundamentales: el equilibrio termodinámico (o ley cero), el principio de conservación de la energía (primera ley ), el aumento temporal de la entropía (segunda ley ) y la imposibilidad del cero absoluto (tercera ley ).
¿Cuál es la importancia de la termodinámica?
Podemos concluir que la termodinámica interviene en muchos procesos empíricos y útiles en nuestra vida diaria, aunque no sepamos a conciencia cuándo ni cómo suceden. Entender y experimentar los principios fundamentales de transformación y conservación de la energía pueden ayudarnos, incluso, a salvar vidas.
¿Cuántos son los principios de la termodinámica?
De Wikipedia, la enciclopedia libre Los cuatro principios de la termodinámica definen cantidades físicas fundamentales ( temperatura, energía y entropía ) que caracterizan a los sistemas termodinámicos ; describen cómo se comportan bajo ciertas circunstancias, y prohíben ciertos fenómenos (como el móvil perpetuo ). Los cuatro principios de la termodinámica son:
- Principio cero de la termodinámica : Si dos sistemas están en equilibrio térmico de manera independiente con un tercer sistema, deben estar en equilibrio térmico entre sí. Este precepto nos ayuda a definir la temperatura,
- Primer principio de la termodinámica : Un sistema cerrado puede intercambiar energía con su entorno en forma de trabajo y de calor, acumulando energía en forma de energía interna, La ley es una generalización del principio de conservación de la energía mecánica.
- Segundo principio de la termodinámica : La entropía del universo siempre tiende a aumentar. Existen dos enunciados equivalentes:
- Enunciado de Clausius: No es posible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura.
- Enunciado de Kelvin-Planck: No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo.
- Tercer principio de la termodinámica : La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante a medida que la temperatura se aproxima al cero absoluto, Con la excepción de los sólidos no cristalinos ( vidrio ) la entropía del sistema en el cero absoluto es típicamente cercano al cero, y es igual al logaritmo de la multiplicidad de los estados cuánticos fundamentales.
Los principios de la termodinámica son leyes de la física fundamentales y son aplicables en otras ciencias naturales.
¿Que se relaciona con la termodinámica?
Preguntas frecuentes sobre Termodinámica en física – La termodinámica es la rama de la física que estudia el calor, la temperatura y el trabajo, y cómo estas magnitudes se relacionan entre sí y con otras propiedades físicas de la materia. Hay muchos ejemplos: las centrales eléctricas o los aires acondicionados son aplicaciones en las que se utilizan los principios termodinámicos.
- La ley cero, que nos habla acerca del equilibrio termodinámico.
- La primera ley, acerca de la conservación de la energía.
- La segunda ley, que habla de los procesos reversibles e irreversibles y el concepto de energía.
- La tercera ley, acerca del cero absoluto.
Un proceso termodinámico es el conjunto de cambios que lleva a un sistema termodinámico de un estado a otro. Es decir: el trabajo realizado o la transferencia de energía térmica modificarán el volumen, la presión, la entropía, etc. de dicho sistema. Nicolas Léonard Sadi Carnot es considerado el fundador de la termodinámica.
¿Cómo se relaciona la temperatura con la termodinámica?
Nociones generales – La temperatura es la propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo. Termodinámicamente se habla de la velocidad promedio o la energía cinética (movimiento) de las partículas ( átomos o moléculas ) contenidas en un sistema.
- De esta manera, a temperaturas altas, la velocidad de las partículas es alta.
- En el cero absoluto las partículas no tienen movimiento.
- A menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica (ver más abajo), que con la temperatura real.
- Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es, como se ha mencionado, la energía promedio de las partículas.
Al contrario que otras magnitudes termodinámicas como el calor o la entropía, cuyas definiciones microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura solo puede ser medida en el equilibrio, precisamente porque se define como un promedio.
¿Qué relación tiene la temperatura con el calor de los sistemas y la entropía?
Cuando la temperatura es más alta, el flujo de calor que entra al sistema produce un aumento de entropía. Las unidades de la entropía, en el Sistema Internacional, son el J/K (o Clausius), definido como la variación de entropía que experimenta un sistema cuando absorbe el calor de 1 julio a la temperatura de 1 kelvin.
¿Qué relación existe entre el calor suministrado a un sistema y la energía interna y el trabajo externo realizado por el sistema?
Esta ecuación se puede describir de la siguiente manera: En un proceso termodinámico que involucra un sistema cerrado, el incremento en la energía interna es igual a la diferencia entre el calor acumulado por el sistema y el trabajo realizado por él.