conceptos

Materia

Es cualquier entidad cuya presencia en una cierta región del espacio conlleva que el tensor energía-momento para dicha región es diferente de cero. Así tanto la materia fermiónica, como los electrones y otras formas como la materia bosónica son consideradas materia.

Fuerza

La fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de la hipotenusa de movimiento lineal entre dos partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales.

En el sistema de unidad americano, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N

Energía

El concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento o lograr la
transformación de algo.
la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.).


sustancias puras


sustancia pura a cualquier material que tiene unas propiedades características que la distinguen claramente de otras. Algunas de estas propiedades son difíciles de medir como color, olor, sabor;pero otras se pueden determinar con exactitud, por ejemplo la densidad o las temperaturas de fusión y ebullición en unas condiciones dadas.


diagrama de fases


Son representaciones gráficas de las fases que están presentes en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio (condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales. Los diagramas de fases más comunes involucran temperatura versus composición.


potencia


Es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al tiempo que demora la concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la energía total dividida por el tiempo.


presión




La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:





unidades

gigapascal (GPa), 109 Pa
megapascal (MPa), 106 Pa
kilopascal (kPa), 103 Pa
pascal (Pa),
unidad derivada de presión del si, equivalente a un newton por metro cuadrado ortogonal a la fuerza.


Volumen



El volumen es una magnitud de tipo escalar definida como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio. Es una magnitud derivada de la longitud , ya que se halla multiplicando la longitud, el ancho y la altura.

Desde un punto de vista fisico, los cuerpos ocupan un volumen por el hecho de ser extensos


Calor

El calor se define como la transferencia de energía termica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas , sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio termico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).


temperatura


La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termometro . En física, se define como una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinamica . Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones .


transferencia de calor


La transferencia de calor es el paso de energía termica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado del segundo principio de la termodinámica . Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.


sistema cerrado




Un sistema cerrado es un sistema fisico que no interactúa con otros agentes físicos situados fuera de él y por tanto no está conectado casualmente ni relacionado con nada externo a el.

Una propiedad importante de los sistemas cerrados es que las ecuaciones de evolución temporal, llamadas ecuaciones del movimiento de dicho sistema sólo dependen de variables y factores contenidas en el sistema. Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es arbitraria y por tanto las ecuaciones de evolución temporal son invariantes respecto a las traslaciones temporales. Eso último implica que la energía total de dicho sistema se conserva; de hecho, un sistema cerrado al estar aislado no puede intercambiar energía con nada externo a él.

El universo entero considerado como un todo es probablemente el único sistema realmente cerrado, sin embargo, en la práctica muchos sistemas no completamente aislados pueden estudiarse como sistemas cerrados con un grado de aproximación muy bueno o casi perfecto.




sistema abierto




Un sistema abierto es un sistema fisico que interactúa con otros agentes químicos, por lo tanto está conectado correccionalmente con factores externos a él.

Una propiedad importante de los sistemas abiertos es que las ecuaciones de evolución temporal, llamadas "ecuaciones del movimiento" de dicho sistema no dependen de variables y factores contenidas en el sistema. Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es exacta.

Sistema de información abierto es mucho más importante que el cerrado porque de él pueden depender otras plataformas del sistema, las cuales pueden necesitar códigos o información que están introducidas en el mismo. En pocas palabras el sistema abierto es circunferencial en otros sistemas del sistema por completo.

Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es exacta por lo tanto está conectado correccionalmente con factores externos a él.




ley de los gases ideales




Leyes de los gases ideales
En primer lugar empezamos diciendo que un gas ideal será aquel en el que las moléculas que lo forman tienen volumen cero y los choques entre ellas son perfectamente elásticos. Los gases ideales no existen aunque podemos considerar que los gases de masa molecular no muy alta a presiones no muy bajas y a temperaturas no excesivamente bajas se comportan como gases ideales.


Ley de Boyle - Mariotte (gases ideales)

Relaciona el volumen y la presión de una cantidad de gas a temperatura constante. "El producto de ambas variables es constante para una cantidad de gas a temperatura constante". La presión y el volumen son inversamente proporcionales. Es decir si la presión aumenta el volumen disminuye y si la presión disminuye el volumen aumenta.

P1·V1 = P2·V2


(para T constante)

Ley de Charles - Gay Lussac (gases ideales)

Es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye.

V1 / T1 = V2 / T2



(para P constante)

Por otra parte si el volumen es constante, el cociente entre la presión y la temperatura es constante:

P1 / T1 = P2 / T2


(para V constante)

Ecuación general de los gases ideales.

Combinando todas las leyes anteriores se llega a la expresión:

P1 V1 / T1 = P2V2 / T2


Si la cantidad de materia que tenemos es 1 mol en condiciones normales (1atm y 0K) ocupará un volumen de 22,4 L. Esto significa que el producto:

P0 V0 / T0 = 1atm·22,4L / 273 Kmol = 0,082 atm L K-1mol-1 = R

Por esta razón y para n moles siendo las condiciones de presión y temperatura cualesquiera podemos poner que:

PV = nRT



leyes de termodinamica




La termodinamica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.
Primera Ley de la Termodinamica

Esta ley se expresa como:

 Eint = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
Segunda Ley de la Termodinamica

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.

En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:

Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio):

"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".

Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre sí.

Tercera Ley de la Termodinámica.

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".

"La primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar hasta el límite del cero absoluto, siempre y cuando en este límite las variaciones de entropía sean nulas para todo proceso reversible".

Tarea hecha por:

Cabrera Torres Juan Carlos 

Mi-51