Conceptos fundamentales de termodinámica y leyes de los gases

Resumen

Este documento presenta los conceptos básicos de la termodinámica: tipos de sistemas termodinámicos, energía, trabajo, energía interna y propiedades intensivas y extensivas. También recoge la ley cero de la termodinámica, las formas de transferencia de calor y las principales leyes de los gases, como las de Boyle, Charles, Gay-Lussac, Dalton y Avogadro.

Puntos clave

Un sistema termodinámico es una porción del universo delimitada por una superficie que lo separa de su entorno.
Los sistemas pueden ser aislados (no intercambian energía ni materia), cerrados (intercambian energía) o abiertos (intercambian materia y energía).
La ley cero de la termodinámica establece que dos cuerpos en equilibrio térmico con un tercero están en equilibrio térmico entre sí.
El calor se transfiere por conducción, convección o radiación.
La ley de Boyle indica que, a temperatura constante, la presión de un gas es inversamente proporcional al volumen.
La ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es la suma de sus presiones parciales.

Ponte a prueba

Conceptos Fundamentales de Termodinámica

Sistema termodinámico: Es una porción del universo delimitada por una superficie real o ficticia que lo separa del resto del entorno.

Clasificación de los Sistemas

Homogéneos: Presentan una sola fase.
Heterogéneos: Presentan dos o más fases.
Sistemas aislados: No intercambian ni energía ni materia con sus alrededores.
Sistemas cerrados: Intercambian energía (calor y/o trabajo) con los alrededores.
Sistemas abiertos: Pueden intercambiar materia y energía con los alrededores.

Energía y Propiedades

Energía: Capacidad de un sistema físico para producir trabajo en forma de movimiento, luz, calor u otra transformación.
Trabajo: Producto de la intensidad de una fuerza por la proyección del desplazamiento de su punto de aplicación en la dirección de dicha fuerza.
Energía interna de un sistema (U): Magnitud que designa la energía almacenada por un sistema de partículas.
Propiedades intensivas: Magnitud física cuyo valor no depende de la cantidad de materia en el sistema (ejemplo: temperatura).
Propiedades extensivas: Magnitud física que varía según la cantidad de materia presente.

Leyes y Transferencia de Energía

Leyes de la Termodinámica

Ley cero de la termodinámica: Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.

Calor y Temperatura

Temperatura: Magnitud referida a las nociones comunes de calor, medible mediante un termómetro.
Calor: Factor que provoca el aumento o disminución de la temperatura.
Conducción: Transferencia de calor por contacto directo entre superficies de dos cuerpos a diferentes temperaturas.
Convección: Transferencia de calor debido al movimiento de un fluido.
Radiación: Transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas.

Presión y Leyes de los Gases

Presión: Se define como la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área.

Ley de Boyle: Establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente cuando la temperatura es constante.
Ley de Charles: Relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante.
Ley de Gay-Lussac: Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.
Ley de Dalton: La suma de las presiones parciales de cada gas es igual a la presión total de la mezcla de gases.
Ley de Avogadro: Establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un sistema termodinámico?

Es una porción del universo delimitada por una superficie real o ficticia que lo separa del resto del entorno.

¿Qué establece la ley de Boyle?

Establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente cuando la temperatura es constante.

¿Cuáles son las formas de transferencia de calor?

Son la conducción, por contacto directo entre superficies; la convección, por el movimiento de un fluido; y la radiación, mediante ondas electromagnéticas.