Leyes de la termodinámica, máquinas térmicas y conceptos de entropía para una secuencia de física universitaria.
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- ¿Qué establece la Primera Ley de la Termodinámica?
- La energía no puede crearse ni destruirse, solo convertirse de una forma a otra. En un sistema, el cambio de energía interna es igual al calor añadido menos el trabajo realizado por el sistema.
- Escribe la Primera Ley de la Termodinámica como una ecuación.
- ΔU = Q - W, donde ΔU es el cambio de energía interna, Q es el calor añadido al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.
- Define la energía interna en un sistema termodinámico.
- La energía total contenida en un sistema debido al movimiento aleatorio de sus moléculas, excluyendo la energía cinética y potencial macroscópicas.
- Define la entropía.
- Una medida del desorden o la aleatoriedad de un sistema, relacionada con el número de estados microscópicos que un sistema puede ocupar en una condición macroscópica dada.
- ¿Qué establece la Tercera Ley de la Termodinámica?
- La entropía de un cristal perfecto en el cero absoluto (0 K) es cero. A medida que la temperatura se aproxima al cero absoluto, la entropía se aproxima a un mínimo constante.
- Enuncia la Ley Cero de la Termodinámica.
- Si dos sistemas están, cada uno, en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces están en equilibrio térmico entre sí. Esto define la temperatura como una magnitud fundamental.
- ¿Cuál es el cero absoluto en kelvin?
- 0 K, que equivale aproximadamente a -273.15 grados Celsius o -459.67 grados Fahrenheit.
- Define un proceso reversible en termodinámica.
- Un proceso en el que el sistema permanece en equilibrio durante todo el proceso y puede invertirse mediante cambios infinitesimales en las condiciones externas, devolviendo tanto al sistema como al entorno a sus estados iniciales.
- Define un proceso irreversible en termodinámica.
- Un proceso real en el que el sistema no está en equilibrio y no puede invertirse para devolver tanto al sistema como al entorno a sus estados iniciales.
- ¿Qué es el calor en termodinámica?
- La transferencia de energía entre un sistema y su entorno debido a una diferencia de temperatura. El calor fluye espontáneamente de mayor a menor temperatura.
- ¿Qué es el trabajo en termodinámica?
- La transferencia de energía debida a una fuerza que actúa a lo largo de una distancia. En termodinámica, normalmente se refiere al trabajo de expansión o compresión realizado por un gas o sobre él.
- ¿Qué es un proceso isotérmico?
- Un proceso termodinámico en el que la temperatura permanece constante durante todo el proceso. Para un gas ideal, ΔU = 0, por lo que Q = W.
- ¿Qué es un proceso adiabático?
- Un proceso termodinámico en el que no se intercambia calor entre el sistema y el entorno (Q = 0). El trabajo realizado es igual al cambio de energía interna (W = -ΔU).
- ¿Qué es un proceso isobárico?
- Un proceso termodinámico a presión constante. El trabajo realizado por el gas es W = P por ΔV.
- ¿Qué es un proceso isocórico (isovolumétrico)?
- Un proceso termodinámico a volumen constante (ΔV = 0). No se realiza trabajo por el gas ni sobre él (W = 0).
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