Leyes de la Termodinámica - 2º Bachillerato Ciencias - Física PDF

**2° BACHILLERATO EN CIENCIAS -- FÍSICA** **LEYES DE LA TERMODINÁMICA** **[Metas de aprendizaje]** - - **[INTRODUCCIÓN]** Las leyes de la termodinámica son los principios fundamentales que rigen el comportamiento de la energía y la materia. Estas leyes nos ayudan a comprender fenómenos que...

**2° BACHILLERATO EN CIENCIAS -- FÍSICA** **LEYES DE LA TERMODINÁMICA** **[Metas de aprendizaje]** - - **[INTRODUCCIÓN]** Las leyes de la termodinámica son los principios fundamentales que rigen el comportamiento de la energía y la materia. Estas leyes nos ayudan a comprender fenómenos que suceden en el funcionamiento de diversas máquinas como motores de combustión interna, máquinas térmicas, los sistemas energéticos entre otras aplicaciones de la ingeniería. Estas leyes nos proporcionan bases sólidas para entender cómo la energía fluye y se transforma, desde cómo se transfiere el calor de una taza de café hasta los procesos que suceden en una central eléctrica. **[PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.]** ¿Te has preguntado cómo funciona el calentador de agua en tu casa? En cualquier proceso termodinámico, el calor neto absorbido por un sistema es igual a la suma del trabajo neto que éste realiza y el cambio de su energía interna. Esta ley, aplicada al calor, da como resultado el enunciado de la primera ley de la termodinámica que dice: "la variación en la energía interna de un sistema es igual a la energía transferida a los alrededores o por ellos en forma de calor y de trabajo, por lo que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma". La Primera Ley de la Termodinámica es a menudo conocida como el principio de la conservación de la energía en la termodinámica. Esto significa que la energía no puede crearse ni destruirse en un sistema aislado, sólo puede cambiar de forma. En otras palabras, la cantidad total de energía en un sistema se mantiene constante, aunque puede transformarse entre diferentes tipos de energía. Matemáticamente, la primera ley de la termodinámica se expresa como: ΔU=Q-W donde: - - - Por ejemplo: a. b. c. d. **[SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA.]** ¿Por qué crees que el hielo se derrite en un día caluroso? Existen dos enunciados que definen la segunda ley de la termodinámica, uno del físico alemán Rudolph J. E. Celsius: "el calor no puede por sí mismo, sin la intervención de un agente externo, pasar de un cuerpo frío a un cuerpo caliente". Y otro del físico inglés William Thomson Kelvin: "es imposible construir una máquina térmica que transforme en trabajo todo el calor que se le suministra". Lo cual podemos entender de la siguiente forma: \"El calor siempre fluye de un objeto caliente a un objeto frío y nunca al revés de manera natural\". Por ejemplo: a. b. c.  La segunda ley de la termodinámica establece que el calor fluye de forma natural desde un objeto más caliente a uno más frío. En este caso, el agua caliente en el vaso caliente transfiere calor a través del popote hacia el agua fría en el vaso frío. Esto provoca que el agua en el popote se mueva, ya que el calor hace que las moléculas de agua en el popote se expandan y se desplacen hacia el vaso frío. El experimento demuestra que, en ausencia de trabajo externo, el calor siempre fluye de manera espontánea desde un sistema más caliente hacia un sistema más frío, lo que es una manifestación de la segunda ley de la termodinámica. La **[entropía]** es una medida de la cantidad de desorden o aleatoriedad en un sistema y está relacionada con la segunda ley de la termodinámica. En este contexto, la entropía tiende a aumentar con el tiempo, lo que significa que los sistemas tienden a volverse más desordenados con el tiempo de forma natural.  ----------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------ Baja entropía, menor desorden, es decir, menor liberación de energía. Mayor entropía, mayor desorden, es decir, mayor liberación de energía. **[TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.]** Imagina que estás en un lugar extremadamente frío, tan frío que nada puede estar más frío que eso: ¿Qué crees que sucedería con las cosas en ese lugar? Walther Nernst estableció otro principio fundamental de la termodinámica llamado: tercera ley de la termodinámica; dicho principio se refiere a la entropía de las sustancias cristalinas y puras en el cero absoluto de temperatura (0 K), y se enuncia de la siguiente manera: "la entropía de un sólido cristalino puro y perfecto puede tomarse como cero a la temperatura del cero absoluto". Esta tercera ley de la termodinámica, es también conocida como el principio de Nernst o la ley de la entropía del cero absoluto. 1\. El cero absoluto: En este principio, se menciona algo llamado \"cero absoluto\". Este es el punto más frío que puede existir en el universo, y se representa como: -273.15 grados Celsius. En este punto, las partículas en un objeto dejan de moverse por completo. Imagina que tienes una bailarina que se congela en una pose, sin moverse en absoluto. 2\. La imposibilidad de llegar al cero absoluto: nos dice que es imposible llegar al cero absoluto en la práctica. Por más que intentemos enfriar algo, siempre quedará un poquito de calor en él. Piensa en ello como si trataras de apagar todas las luces en una habitación, pero siempre queda una lucecita tenue que nunca puedes apagar por completo (por ejemplo, la de tu modem). 3\. La entropía: La entropía es una medida del desorden en un sistema. Cuando las cosas están más desordenadas, tienen una entropía más alta. Pero cuando llegamos al cero absoluto, la entropía alcanza su valor mínimo, es decir, todo está en su lugar y ordenado, es decir es la mínima liberación de energía. 4\. La relación entre la tercera ley, la primera y segunda leyes: La tercera ley nos dice que, a medida que nos acercamos al cero absoluto, la entropía disminuye y las partículas se vuelven más ordenadas. Esto está relacionado con la primera ley de la termodinámica (la conservación de la energía) y la segunda ley (el flujo natural del calor) porque nos dice lo que sucede cuando intentamos enfriar las cosas mucho.  **[BIBLIOGRAFÍA]** Tippens, P. E. (2011). Física, conceptos y aplicaciones. (L. A. Valdez Vázquez, Ed.; Mc Graw-Hill, Vol. 7) \[Review of Física, conceptos y aplicaciones. \]. [[https://www.centroculturalabiertosc.mx/assets/fisica\-\--paul-e.-tippens\-\--7ma.-edicion-revisada.pdf]](https://www.centroculturalabiertosc.mx/assets/fisica---paul-e.-tippens---7ma.-edicion-revisada.pdf) (Original work published 1973) Francis Gómez, Y. J. (1990). Física aplicada (Mc Graw-Hill, Vol. 2) \[Review of Física aplicada\]. [[https://www.academia.edu/89749287/F%C3%ADsica\_Aplicada\_Arthur\_Beiser\_Segunda\_Edici%C3%B3n]](https://www.academia.edu/89749287/F%C3%ADsica_Aplicada_Arthur_Beiser_Segunda_Edici%C3%B3n) Pérez Montiel, H. (2014). Física general. (J. Enrique Callejas, Ed.; Patria., Vol. 1) \[Review of Física general.\]. [[https://books.google.co.ve/books?id=\_puEBgAAQBAJ&printsec=copyright\#v=onepage&q&f=false]](https://books.google.co.ve/books?id=_puEBgAAQBAJ&printsec=copyright#v=onepage&q&f=false) (Original work published 2014)