Principios Fundamentales de Termodinámica: Fórmulas y Conceptos Clave

Formulario de Termodinámica

• Conversión de temperatura: C/100 = (F-32)/180 | K = C + 273
• Equivalencia energética: 1 cal = 4.18 J
• Calor absorbido: Q = m · c · Δt
• Intercambio de calor: Q1 = m1 · c1 · (t1 - t) | Q2 = m2 · c2 · (t - t2)
• Calor latente:
  • Fusión: Q = m · Lf (donde Lf = 333.5 kJ/kg)
  • Vaporización: Q = m · Lv (donde Lv = 2257 kJ/kg)
• Dilatación lineal: α = (1/lo) · (Δl/Δt)
  • Longitud final: l = lo(1 + α · Δt)
• Termodinámica y trabajo:
  • Variación de energía interna: ΔU = Q + W (donde ΔU = U - Uo)
  • Rendimiento: η = W / Q1
  • Trabajo mecánico: W = m · g · h

Conceptos Básicos de Termodinámica

Temperatura y Calor

La temperatura de un cuerpo es una medida de la agitación térmica de las partículas que lo forman; cuanto mayor es la agitación, mayor es la temperatura. El calor es una forma de transmisión de la energía que se produce cuando existe una diferencia de temperatura entre dos cuerpos o entre diferentes partes de un mismo cuerpo.

Propiedades Térmicas

• Calor específico: Es el calor que debe recibir la unidad de masa para aumentar su temperatura un kelvin.
• Calor latente de fusión (Lf): Es el calor necesario para que la unidad de masa de una sustancia pase de sólido a líquido a la temperatura de fusión.
• Calor latente de vaporización (Lv): Es el calor necesario para que la unidad de masa de una sustancia pase de líquido a vapor a la temperatura de ebullición.

Dilatación y Energía

La dilatación consiste en el aumento del volumen de un cuerpo como consecuencia de un incremento de temperatura. El coeficiente de dilatación lineal (α) de un sólido es el incremento que experimenta la unidad de longitud al aumentar la temperatura un kelvin.

La energía interna (U) de un cuerpo es la suma de todas las formas de energía que poseen sus partículas (átomos, moléculas o iones). La variación de energía interna de un sistema es igual a la suma del calor y el trabajo intercambiados con el exterior.

Máquinas Térmicas

Una máquina térmica es un dispositivo que, actuando de manera cíclica, transforma el calor suministrado por un foco calorífico en trabajo mecánico.