LEY o PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINÁMICA
DEFINICIONES:
Observe
que la propiedad denominada temperatura es una medida del nivel energético de
los cuerpos y determina cuando se encuentra en equilibrio térmico con otro
cuerpo o con un sistema.
La termodinámica basa
sus análisis en algunas leyes: La Ley “cero”, referente al concepto de
temperatura, la Primera Ley de la termodinámica, que nos habla del principio de
conservación de la energía, la Segunda Ley de la termodinámica, que nos define
a la entropía.
Un concepto esencial
de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un
conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un
entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico se puede
describir mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el
volumen, que se conocen como variables de estado.
Es posible
identificar y relacionar entre sí muchas otras variables termodinámicas (como
la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de
dilatación), con lo que se obtiene una descripción más completa de un sistema y
de su relación con el entorno. Todas estas variables se pueden clasificar en
dos grandes grupos: las variables extensivas, que dependen de la cantidad de
materia del sistema, y las variables intensivas, independientes de la cantidad
de materia.
Cuando un sistema
macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro, se dice que tiene lugar un
proceso termodinámico. Las leyes o principios de la termodinámica, descubiertos
en el siglo XIX a través de meticulosos experimentos, determinan la naturaleza
y los límites de todos los procesos termodinámicos.
La
Ley cero
La Ley cero de la
termodinámica nos dice que si tenemos dos cuerpos llamados A y B, con diferente
temperatura uno de otro, y los ponemos en contacto, en un tiempo determinado t,
estos alcanzarán la misma temperatura, es decir, tendrán ambos la misma
temperatura. Si luego un tercer cuerpo, que llamaremos C se pone en contacto
con A y B, también alcanzará la misma temperatura y, por lo tanto, A, B y C
tendrán la misma temperatura mientras estén en contacto.
De este principio
podemos inducir el de temperatura, la cual es una condición que cada cuerpo
tiene y que el hombre ha aprendido a medir mediante sistemas arbitrarios y
escalas de referencia (escalas termométricas).
(Ejemplo)
Cuando dos cuerpos están en equilibrio
térmico con un tercero se encuentran en equilibrio térmico entre sí.
A fin de explicar el concepto de equilibrio térmico
considere dos bloques de cobre de la misma geometría y peso, aislados de los
alrededores, pero en contacto entre sí. Uno de los bloques está más caliente
que el otro por lo tanto su temperatura es mayor, su resistencia eléctrica y su
volumen también lo son. Al entrar en contacto los dos bloques aislados de sus
alrededores se produce un intercambio(interacción), energética, que puede
observarse a través del decremento de temperatura, volumen y resistencia
eléctrica en el bloque más caliente; al mismo tiempo se lleva a cabo un aumento
de las mismas propiedades en el bloque frío. Cuando todos los cambios
observables cesan, esta interacción la térmica o de calor a terminado y se dice
que ambos bloques han alcanzado el equilibrio térmico.
CUESTIONARIO
1- ¿Cómo se define
“sistema” en el texto? Explique qué términos se utilizan. Busque otras definiciones
2-
¿Cómo se describe el
estado de un sistema? ¿Qué otras formas o variables hay de medición?
3-
¿Cómo se clasifican
estas variables de medición? Detalle.
4-
¿Cómo se define un
“proceso termodinámico?
5-
Lea el enunciado de
la ley cero y el ejemplo. ¿Por qué de este enunciado, se explica el proceso de
medición de temperatura, con un termómetro? Explique.
Respondan el cuestionario
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