TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA- CERO ABSOLUTO
La tercera ley tiene varios enunciados equivalentes:
"No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos"
Es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen temperaturas más bajas. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. El cero absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la temperatura de - 273,16ºC. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.
"La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la temperatura tiende a cero".
Escalas de temperatura
Lo que se necesita para construir un termómetro son puntos fijos, es decir, procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión. Los puntos generalmente utilizados son el proceso de ebullición y de solidificación de alguna sustancia, durante los cuales la temperatura permanece constante.
Existen varias escalas para medir temperaturas, las más importantes son la escala Celsius, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit.
Escala Celsius
Para esta escala, se toman como puntos fijos, los puntos de ebullición y de solidificación del agua, a los cuales se les asignan los valores de 100 y 0 respectivamente. En esta escala, estos valores se escriben como 100° y 0°. Esta unidad de medida se lee grado Celsius y se denota por [°C]. El grado Celsius, representado como °C, es la unidad creada por Anders Celsius para su escala de temperatura. Se tomó como base para el Kelvin y es la unidad de temperatura más utilizada internacionalmente. A partir de su creación en 1750 fue denominado grado centígrado (se escribía °c, en minúscula).
En 1948 se decidió el cambio en la denominación oficial para evitar confusiones con la unidad de ángulo también denominada grado centígrado (grado geométrico), aunque la denominación previa se sigue empleando extensamente en el uso coloquial. Hasta 1954 se definió asignando el valor 0 a la temperatura de congelación del agua, el valor 100 a la de temperatura de ebullición —ambas medidas a una atmósfera de presión— y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado. Estos valores de referencia son muy aproximados pero no correctos por lo que, a partir de 1954, se define asignando el valor 0,01 °C a la temperatura del punto triple del agua y definiendo 1 °C como la fracción 1/273,16 de la diferencia con el cero absoluto. Conversión de unidades. La magnitud de un grado Celsius (1 °C) es equivalente a la magnitud de un Kelvin (1 K), puesto que esta unidad se define como igual a la primera. Sin embargo, las escalas son diferentes porque la escala Kelvin toma como valor 0 el cero absoluto. Dado que al cero absoluto corresponde un valor de -273,15 °C, la temperatura expresada en °C y K difiere en 273,15 unidades: • La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit se obtiene multiplicando la temperatura en Celsius por 1,8 (9/5) y sumando 32: • Para convertir Fahrenheit a Celsius: •
Escala Kelvin o absoluta
En este caso, la escala fue establecida en base a la escala Celsius, donde el valor de 0° corresponde al cero absoluto, temperatura en la cual las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior. En escala Celsius esta temperatura corresponde a -273°C. Esta unidad de medida se lee Kelvin y se denota por [K]. Esta unidad se llama también Escala Absoluta y es también la unidad adoptada por el Sistema Internacional de Unidades.
Dado que 0[K] corresponden a -273[°C], se puede hallar una fórmula de conversión, entre la escala Celsius y la escala Kelvin, de la siguiente forma:
T = tc + 273°
*T representa la temperatura en Kelvin y tc representa la temperatura en grados Celsius.
Equilibrio térmico
Toda sustancia por encima de los 0º Kelvin (-273.15º Centígrados) emite calor. Si 2 sustancias en contacto se encuentran a diferente temperatura, una de ellas emitirá más calor y calentará a la más fría. El equilibrio térmico se alcanza cuando ambas emiten, y reciben la misma cantidad de calor, lo que iguala su temperatura.
Fuente: http://www.quimica.es/enciclopedia/Termodin%C3%A1mica.html#Tercera_ley_de_la_termodin.C3.A1mica
El tercer principio de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Puede definirse como:
- Al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier proceso de un sistema físico se detiene.
- Al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante.
También puede pensarse como una extensión de la segunda ley y se relaciona con la determinación de los valores de la entropía. Hemos venido relacionado la entropía con el desorden molecular, cuanto mayor sea el desorden o la libertad de movimiento de los átomos o moléculas de un sistema, mayor será la entropía de éste. Pensemos ahora lo siguiente: Si tenemos un gas, las moléculas de éste tendrán máxima libertad de movimiento, las moléculas se encontrarán en el mayor desorden.
Ahora, si comenzamos enfriar el gas, las moléculas de este irán perdiendo esa capacidad de desorden, si lo seguimos enfriando, las moléculas del gas seguirán perdiendo entropía, cada vez tendrán menos movimiento, en el cero absoluto, (0 K), dejarán de moverse. Luego en ese punto la S=0.
- La mínima entropía que una sustancia puede alcanzar es la de un cristal perfecto en el cero absoluto.
Guía de trabajo:
1- Efectúe una síntesis de las escalas de medición de temperatura.
2- Explique qué es el cero absoluto, si puede alcanzarse y por qué.
3- ¿Cómo se determina el cero absoluto y qué escala se utiliza?
4- ¿Qué pasa con un sistema físico, la entropía y la emisión de calor en el cero absoluto (teórico)?
5- Efectuar en mapa conceptual de síntesis
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