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Energía, Calor y otros conceptos relacionados




Enviado por ivantb_jean



    1. Calor
    2. Temperatura
    3. Escalas
      Termométricas
    4. Estados de
      Agregación
    5. Termodinámica
    6. Conclusión
    7. Bibliografía

    INTRODUCCION

    En el área de Física, y en
    concordancia con lo desarrollado en clase, se
    propuso la tarea realizar un trabajo de
    tipo teórico, el cual recopilara la mayor cantidad de
    información posible acerca de el calor,
    la temperatura
    y otros conceptos relacionados, como termodinámica y los cambios de estado.

    El trabajo cuenta con una portada con los datos
    básicos de la obra: el tema, lugar donde se levo a cabo,
    autores, materia,
    docente a cargo, fecha y lugar de entrega.

    Seguido de ello se presenta un índice y una
    introducción. A continuación se
    encuentra el cuerpo de la obra, dividido en cinco partes
    correspondientes al tema a tratar.

    Para finalizar se presenta una conclusión que
    resume los puntos básicos de la obra, seguida de una
    bibliografía, que
    demuestra de donde se ha extraído la información,
    y por último la respectiva marca del
    autor.

    CALOR

    Para la física, es la transferencia de
    energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre
    diferentes cuerpos, en debido a una diferencia de temperatura.
    El calor es energía en tránsito; siempre fluye de
    una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura,
    con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la
    primera, siempre que el volumen de los
    cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde
    un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta
    si no se realiza trabajo. Existen una serie de conceptos
    relacionados con el calor, entre los que podemos
    encontrar:

    • Energía Interna: cantidad
      total de todas las clases de energía que posee un
      cuerpo, las cuales se pueden manifestar según las
      propiedades de éste. Por ejemplo, un metal que posee
      varios tipos de energía (calórica, potencial
      gravitacional, química…), puede manifestar la
      que suscite al momento; si éste es alcanzado por un
      rayo, esa energía es la que
      manifestará.
    • Caloría: es una antigua unidad que
      sirve para medir las cantidades de calor. La
      caloría-gramo (cal), suele definirse como la cantidad
      de calor necesario para elevar la temperatura de 1 gramo de
      agua, por
      ejemplo, de 14,5 a 15,5 °C. La definición
      más habitual es que 1 caloría es igual a 4,1840
      joules. En ingeniería se emplea la caloría
      internacional, que equivale a 1/860 vatios/hora (4,1868 J).
      Una caloría grande o kilocaloría (Cal), muchas
      veces denominada también caloría, es igual a
      1.000 calorías-gramo, y se emplea en dietética
      para indicar el valor
      energético de los alimentos.
    • Calor Específico: es la
      cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una
      unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema
      Internacional de unidades, el calor específico se
      expresa en julios por kilogramo y kelvin; en ocasiones
      también se expresa en calorías por gramo y
      grado centígrado. El calor específico del agua
      es una caloría por gramo y grado centígrado, es
      decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de
      agua para elevar su temperatura en un grado
      centígrado.
    • Dilatación térmica:
      Aumento del volumen de los cuerpos al calentarse. Es mayor en
      los gases que
      en los líquidos y reducida en los sólidos.
      Además varía según la composición
      química de los cuerpos.

    Transferencia del
    Calor

    • Por
    Conducción

    En los sólidos, la única forma de
    transferencia de calor es la conducción, la cual se da
    por contacto directo entre las sustancias. Por ejemplo, si se
    calienta un extremo de una varilla metálica, de forma
    que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el
    extremo más frío por conducción. No se
    comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la
    conducción de calor en los sólidos, pero se cree
    que se debe, en parte, al movimiento
    de los electrones libres que transportan energía cuando
    existe una diferencia de temperatura y el movimiento que los
    mismos átomos ejercen. Esta teoría explica por qué los buenos
    conductores eléctricos también tienden a ser
    buenos conductores del calor, como lo son los metales de
    transición interna.


    Por Convección

    Si existe una diferencia de temperatura en el interior
    de un líquido o un gas, es casi
    seguro que
    se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento
    transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso
    llamado convección. El movimiento del fluido puede ser
    natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas,
    su densidad (masa
    por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o
    gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más
    caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido
    más frío y más denso desciende. Este tipo
    de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la
    temperatura del fluido, se denomina convección natural.
    La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un
    gradiente de presiones, con lo que se fuerza su
    movimiento de acuerdo a las leyes de la
    mecánica de fluidos.

    Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo
    una cacerola llena de agua. El líquido más
    próximo al fondo se calienta por el calor que se ha
    transmitido por conducción a través de la
    cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado
    de ello el agua
    caliente asciende y parte del fluido más frío
    baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de
    circulación. El líquido más frío
    vuelve a calentarse por conducción, mientras que el
    líquido más caliente situado arriba pierde parte
    de su calor por radiación y lo cede al aire situado
    por encima.

    • Por Radiación

    La radiación presenta una diferencia
    respecto a la conducción y la convección: las
    sustancias que intercambian calor no tienen que estar en
    contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío.
    La radiación es un término que se aplica
    genéricamente a toda clase de fenómenos
    relacionados con ondas
    electromagnéticas. La única explicación
    general satisfactoria de la radiación
    electromagnética es la teoría cuántica. En
    1905, Albert
    Einstein sugirió que la radiación se
    comporta, a veces, como minúsculos proyectiles llamados
    fotones y no como ondas. Para cada temperatura y cada longitud
    de onda existe un máximo de energía radiante.
    Sólo un cuerpo ideal (cuerpo negro) emite
    radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck.
    Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo
    menor.

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    superior

    La contribución de todas las
    longitudes de onda a la energía radiante emitida se
    denomina poder emisor
    del cuerpo, y corresponde a la cantidad de energía
    emitida por unidad de superficie del cuerpo y por unidad de
    tiempo.
    Según la ley de Planck, todas las sustancias emiten
    energía radiante sólo por tener una temperatura
    superior al cero absoluto. Cuanto mayor es la temperatura,
    mayor es la cantidad de energía emitida. Además
    de emitir radiación, todas las sustancias son capaces de
    absorberla. Las superficies opacas pueden absorber o
    reflejar la radiación incidente. Generalmente, las
    superficies mates y rugosas absorben más calor que las
    superficies brillantes y pulidas, y las superficies brillantes
    reflejan más energía radiante que las superficies
    mates. Además, las sustancias que absorben mucha
    radiación también son buenos emisores; las que
    reflejan mucha radiación y absorben poco son malos
    emisores. Algunas sustancias, entre ellas muchos
    gases y el vidrio, son
    capaces de transmitir grandes cantidades de radiación.
    El vidrio, por ejemplo, transmite grandes cantidades de
    radiación ultravioleta, de baja longitud de onda, pero
    es un mal transmisor de los rayos infrarrojos, de alta longitud
    de onda.

    TEMPERATURA

    Mediante el contacto de la epidermis con un objeto se
    perciben sensaciones de frío o de calor. Los conceptos
    de calor y frío son totalmente relativos y sólo
    se pueden establecer con la relación a un cuerpo de
    referencia como, por ejemplo, la mano del hombre. Lo
    que se percibe con más precisión es la
    temperatura del objeto o, más exactamente
    todavía, la diferencia entre la temperatura del mismo y
    la de la mano que la toca. Ahora bien, aunque la
    sensación experimentada sea tanto más intensa
    cuanto más elevada sea la temperatura, se trata
    sólo una apreciación muy poco exacta que no puede
    considerarse como medida de temperatura. Para efectuar esta
    última se utilizan otras propiedades del calor, como la
    dilatación, cuyos efectos son susceptibles. Temperatura
    es, entonces, la cantidad de calor que posee un
    cuerpo.

    Con muy pocas excepciones todos los cuerpos aumentan
    de volumen al calentarse y diminuyen cuando se enfrían.
    En caso de los sólidos, el volumen suele incrementarse
    en todas las direcciones se puede observar este fenómeno
    en una de ellas con experiencia del pirómetro del
    cuadrante. Éste consta de una barra metálica
    apoyada en dos soportes, uno de los cuales se fija con un
    tornillo, mientras que el otro puede deslizarse y empujar una
    palanca acodada terminada por una aguja que recorre un
    cuadrante o escala
    cuadrada. Cuando, mediante un mechero, se calienta fuertemente
    la barra, está se dilata y el valor del alargamiento,
    ampliado por la palanca, aparece en el cuadrante.

    Otro experimento igualmente característico es
    el llamado del anillo de Gravesande. Este aparato se compone de
    un soporte del que cuelga una esfera metálica cuyo
    diámetro es ligeramente inferior al de un anillo el
    mismo metal por el cual puede pasar cuando las dos piezas
    están a l a misma temperatura. Si se calienta la esfera
    dejando el anillo a la temperatura ordinaria, aquella se dilata
    y no pasa por el anillo; en cambio puede
    volver a hacerlo una vez enfriada o en el caso en que se hayan
    calentando simultáneamente y a la misma temperatura la
    esfera y el anillo.

    La dilatación es, por consiguiente, una primera
    propiedad
    térmica de los cuerpos, que permite llegar a la
    noción de la temperatura. La segunda magnitud
    fundamental es la cantidad de calor que se supone reciben o
    ceden los cuerpos al calentarse o al enfriarse,
    respectivamente.

    La cantidad de calor que hay que proporcionar a un
    cuerpo para que su temperatura aumente en un número de
    unidades determinado es tanto mayor cuanto más elevada
    es la masa de dicho cuerpo y es proporcional a lo que se
    denomina calor específico de la sustancia de que
    está constituido. Cuando se calienta un cuerpo en uno de
    sus puntos, el calor se propaga a los que son próximos y
    la diferencia de temperatura entre el punto calentado
    directamente y otro situado a cierta distancia es tanto menor
    cuando mejor conducto del calor es dicho cuerpo.

    Se desprende de lo anterior que el estudio del calor
    sólo puede hacerse después de haber definido de
    una exacta los dos términos relativos al propio calor,
    es decir, la temperatura, que se expresa en grados, y la
    cantidad de calor, que se expresa en
    calorías.

    ESCALAS

    Cinco escalas diferentes de temperatura están
    en uso en estos días: la Celsius, conocida
    también como escala centígrada, la
    Fahrenheit, la Kelvin, la Rankine, y la
    escala internacional de temperatura
    termodinámica. La escala centígrada, con
    un punto de congelación de 0° C y un punto de
    ebullición de 100°C, se usa ampliamente en todo el
    mundo, particularmente para el trabajo
    científico, aunque que se destituida oficialmente en
    1950 por la escala internacional de temperatura.

    La escala Fahrenheit, usada en países de habla
    inglesa es usada no solo con propósitos de trabajo
    científico sino con otros y con base en el termómetro de mercurio, el punto de
    congelación del agua se define en 32° F y el punto
    de ebullición en 212° F. En la escala Kelvin, la
    más usualmente usada en escala termodinámica de
    temperatura, el cero se define como el cero absoluto de la
    temperatura, que es, -273.15°C ó -459.67° F.
    Otra escala que emplea el cero absoluto como su punto
    más bajo es la escala de Rankine, en la cual cada grado
    de temperatura es equivalente a un grado de la escala
    Fahrenheit. El punto de congelación del agua en la
    escala de Rankine es de 492° R, y el punto de
    ebullición es de 672° R.

     En 1933 científicos de 31 naciones
    adoptaron una escala de temperatura internacional nueva con
    puntos adicionales fijos de temperatura, con base en la escala
    de Kelvin y con principios
    termodinámicos. La escala internacional es con base en
    la propiedad eléctrica de resistencia,
    con cable de platino como la temperatura base entre los
    -190° y 660° C. Arriba de los 660° C, hasta el
    punto de derretimiento del oro,
    1063° C, se usa para puntos de temperatura mas altos, a
    partir de este punto las mediciones de temperatura son medidas
    por el llamado pirometro óptico, que usa la intensidad
    de luz de una onda
    emitida por un cuerpo caliente para el
    propósito.

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     Pasaje de Escalas
    Comunes

    Las dos escalas de temperatura de uso común son
    la Celsius (llamada anteriormente
    ‘’centígrada’’) y la Fahrenheit.
    Estas se encuentran definidas en términos de la escala
    Kelvin, que es la escala fundamental de temperatura en la
    ciencia.

    La escala Celsius de temperatura usa la unidad
    ‘’grado Celsius’’ (símbolo 0C),
    igual a la unidad ‘’Kelvin’’. Por esto,
    los intervalos de temperatura tienen el mismo valor
    numérico en las escalas Celsius y Kelvin. La
    definición original de la escala Celsius se ha
    sustituido por otra que es más conveniente. Sí
    hacemos que Tc represente la escala de temperatura,
    entonces:

    Tc = T –
    273.150

    …relaciona la temperatura Celsius Tc (0C) y la
    temperatura Kelvin T(K). Vemos que el punto triple del agua
    (=273.16K por definición), corresponde a 0.010º C.
    La escala Celsius se definió de tal manera que la
    temperatura a la que el hielo y el aire saturado con agua se
    encuentran en equilibrio a
    la presión
    atmosférica, el llamado punto de hielo es 0.00 º C
    y la temperatura a la que el vapor y el agua liquida,
    están en equilibrio a 1 atm. de
    presión, punto del vapor, es de 100.00 º
    C.

    La escala Fahrenheit, todavía se usa en algunos
    países que emplean el idioma ingles aunque usualmente no
    se usa en el trabajo científico. Se define que la
    relación entre las escalas Fahrenheit y Celsius
    es:

    De esta relación podemos concluir que el punto
    del hielo (0.00 º C) es igual a 32.0 º F, y que el
    punto del vapor (100.0 º C) es igual a 212.0 0F, y que un
    grado Fahrenheit es exactamente igual 5/9 del tamaño de
    un grado Celsius.

    ESTADOS DE
    AGRAGACION DE LA MATERIA

    Los diferentes estados en que podemos encontrar la
    materia de este universo en el
    que vivimos se denominan estados de agregación de la
    materia, porque son las distintas maneras en que la materia se
    "agrega", distintas presentaciones de un conjunto de
    átomos.
    Los estados de la materia son cinco: Sólido,
    Líquido, Gaseoso, Plasma, Condensado de
    Bose-Einstein.

    Los tres primeros son de sobra conocidos por todos
    nosotros y los encontramos en numerosas experiencias de nuestro
    día a día. El sólido lo experimentamos en
    los objetos que utilizamos, el líquido en el agua que
    bebemos y el gas en el aire que respiramos, en tanto que los
    otros son nos rodean, aunque los experimentamos de forma
    indirecta.

    Es interesante analizar que los griegos
    sostenían que el universo
    estaba formado por cuatro elementos: aire, agua, tierra y
    fuego. Haciendo un símil, podríamos asignar un
    elemento físico a cada elemento
    filosófico:

    Aire – Gas
    Agua – Líquido
    Tierra – Sólido
    Fuego – Plasma

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    Esta figura muestra los
    cuatro estados de la materia: sólido, líquido,
    gaseoso, y plasma. Si tomas al agua como un ejemplo de materia,
    los primeros tres estados son los siguientes: hielo, agua, vapor.
    El estado de
    plasma del agua estaría formado por núcleos de
    hidrógeno y electrones.

    Estados comunes de
    Agregación de la
    Materia

    • Estado Sólido

    Los sólidos se caracterizan por tener forma y
    volumen constantes. Esto se debe a que las partículas
    que los forman están unidas por unas fuerzas de
    atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi
    fijas. En el estado sólido las partículas
    solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de
    posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose
    libremente a lo largo del sólido. Las partículas
    en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de
    forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica,
    que da lugar a diversas estructuras
    cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la
    vibración de las partículas.

    • Estado
    Líquido

    Los líquidos, al igual que los sólidos,
    tienen volumen constante. En los líquidos las
    partículas están unidas por unas fuerzas de
    atracción menores que en los sólidos, por esta
    razón las partículas de un líquido pueden
    trasladarse con libertad. El
    número de partículas por unidad de volumen es muy
    alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones
    entre ellas. Así se explica que los líquidos no
    tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los
    contiene. También se explican propiedades como la

    fluidez
    o la
    viscosidad
    . En los líquidos el
    movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias
    partículas que, como si fueran una, se mueven al
    unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad
    de las partículas (su energía).

    • Estado Gaseoso

    Los gases, igual que los líquidos, no tienen
    forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen
    tampoco es fijo. También son fluidos, como los
    líquidos.
    En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las
    partículas son muy pequeñas. En un gas el
    número de partículas por unidad de volumen es
    también muy pequeño.
    Las partículas se mueven de forma desordenada, con
    choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los
    contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y
    compresibilidad que presentan los gases: sus partículas
    se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio
    disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se
    reduce mucho el volumen en que se encuentra un gas éste
    pasará a estado líquido.
    Al aumentar la temperatura las partículas se mueven
    más deprisa y chocan con más energía
    contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la
    presión

    • Características
    Físicas de los Estados
    Comunes

    Estado de
    Agregación

    Sólido

    Líquido

    Gas

    Volumen

    Definido

    Definido

    Indefinido

    Forma

    Definida

    Indefinida

    Indefinida

    Compresibilidad

    Incompresible

    Incompresible

    Compresible

    Atracción entre
    Moléculas

    Intensa

    Moderada

    Despreciable

    Otros
    Estados

    • Estado de Plasma o
    Plasmático

    El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es
    una especie de gas donde los átomos o moléculas
    que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos
    ellos. Así, el plasma es un estado parecido al gas, pero
    compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y
    neutrones. En muchos casos, el estado de plasma se genera por
    combustión.

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     El Sol situado
    en el centro de nuestro sistema
    solar está en estado de plasma, no es sólido,
    y los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su
    interior (vapor de mercurio). Las luces de neón y las
    luces urbanas usan un principio similar. La ionosfera, que
    rodea la tierra a
    70-80 km de la superficie terrestre, se encuentra
    también en estado de plasma. El viento solar,
    responsable de las deliciosas auroras boreales, es un plasma
    también. En realidad, el 99% de la material conocida del
    universo se encuentra en estado de plasma. Aunque
    también es verdad que sólo conocemos el 10% de la
    material que compone el universo. Esto significa que el escaso
    105 de materia que hemos estudiado, el 99% es plasma, o sea,
    casi todo es plasma en el universo.

    • Condensado de Bose –
    Einstein

    En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una
    estadística mediante la cual se estudiaba
    cuándo dos fotones
    debían ser considerados como iguales o diferentes.
    Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que
    le apoyara a publicar su novedoso estudio en la comunidad
    científica y, además de apoyarle, Einstein
    aplicó lo desarrollado por Bose a los átomos.
    Predijeron en conjunto el quinto estado de la materia en 1924.
    No todos los átomos siguen las reglas de la
    estadística de Bose-Einstein. Sin embargo, los que lo
    hacen, a muy bajas temperaturas, se encuentran todos en el
    mismo nivel de energía.

    Cambios de
    Estado

    Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa
    de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. En el
    caso del agua: cuando hace calor, el hielo se derrite y si
    calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto
    de las sustancias también puede cambiar de estado si se
    modifican las condiciones en que se encuentran. Además
    de la temperatura, también la presión influye en
    el estado en que se encuentran las sustancias.

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     TERMODINAMICA

    La termodinámica se define como la ciencia de
    la energía. La palabra termodinámica proviene de
    los vocablos griegos thermos (calor) y dinamycs (potencia),
    que describe los primeros esfuerzos por convertir el calor en
    potencia. Hoy en día el mismo concepto abarca
    todos los aspectos de la energía y sus transformaciones,
    incluidas la producción de potencia, la refrigeración y las relaciones entre las
    propiedades de la materia. Para ello ésta se basa en la
    extracción de un conjunto de materia que se puede aislar
    espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e
    imperturbable.

    Ley cero de la
    Termodinámica: "Equilibrio de
    Energía"

    Establece que: si un cuerpo A está en
    equilibrio térmico con un cuerpo C y un cuerpo B
    también está en equilibrio térmico con el
    cuerpo C, entonces los cuerpos A y B están en equilibrio
    térmico. Esta curiosa nomenclatura se
    debe a que los científicos se dieron cuenta
    tardíamente de la necesidad de postular lo que hoy se
    conoce como la ley cero: si un sistema está en
    equilibrio con otros dos, estos últimos, a su vez,
    también están en equilibrio. Cuando los sistemas pueden
    intercambiar calor, la ley cero postula que la temperatura es
    una variable de estado, y que la condición para que dos
    sistemas estén en equilibrio térmico es que se
    hallen a igual temperatura.

    1ª Ley de la
    Termodinámica: "Ley de
    conservación de la
    Energía"

    "La energía no se gana, se crea ni se
    destruye, sólo se transforma. El universo conserva la
    energía: si hay un incremento en la energía
    interna de un sistema, debe haber un descenso equivalente en la
    energía de su entorno, y viceversa."

    Las primeras máquinas
    térmicas construidas, fueron dispositivos muy
    eficientes. Solo una pequeña fracción del calor
    absorbido de la fuente de la alta temperatura se podía
    convertir en trabajo útil. Aun al progresar la
    ingeniería, una fracción del calor absorbido se
    sigue descargando en el escape de una máquina a baja
    temperatura, sin que pueda convertirse en energía
    mecánica. Sigue siendo una esperanza
    diseñar una maquina que pueda tomar calor de un
    depósito abundante, como el océano y convertirlo
    íntegramente en un trabajo útil. Entonces no
    seria necesario contar con una fuente de calor con una
    temperatura más alta que el medio
    ambiente. De la misma manera, podría esperarse, que
    se diseñara un refrigerador que simplemente transporte
    calor, desde un cuerpo frío a un cuerpo caliente, sin
    que tenga que gastarse trabajo exterior. A éstos
    intentos se los denominan "móvil perpetuo de primera
    especie".

    Ninguna de estas aspiraciones ambiciosas violan la
    primera ley de la termodinámica. La máquina
    térmica sólo podría convertir
    energía calorífica completamente en
    energía mecánica, conservándose la
    energía total del proceso. En el refrigerador
    simplemente se transmitiría la energía
    calorífica de un cuerpo frío a un cuerpo
    caliente, sin que se perdiera la energía en el proceso.
    Nunca se ha logrado ninguna de estas aspiraciones y hay razones
    para que se crea que nunca se alcanzarán. Se basan en
    los principios de Claucius y Kelvin-Plank, de la segunda ley.
    Ellas eliminan la ambición de la máquina
    térmica, ya que implica que no podemos producir trabajo
    mecánico sacando calor de un solo depósito, sin
    devolver ninguna cantidad de calor a un depósito que
    esté a una temperatura más baja.

    2ª Ley de la
    Termodinámica: "Ley de
    Entropía"

    Es la más universal de las leyes
    físicas; e introduce una definición de una
    propiedad llamada entropía. "La entropía de un sistema aislado aumenta
    con el tiempo o, en el mejor de los casos, permanece constante,
    mientras que la entropía del universo, como un todo,
    crece inexorablemente hacia un máximo".
    La
    entropía se puede considerar como una medida de lo
    próximo o no que se halla un sistema al equilibrio;
    también se puede considerar como una medida del desorden
    (espacial y térmico) del sistema. En su interpretación más general,
    establece que cada instante el Universo se hace más
    desordenado. Hay un deterioro general hacia el caos. Uno de los
    patrones fundamentales de comportamiento que encontramos en el mundo
    físico es la tendencia de las cosas a desgastarse y
    agotarse. Las cosas tienden hacia un estado de equilibrio. En
    todas partes podemos encontrar ejemplos de la Segunda Ley: los
    edificios se derrumban, la gente envejece, las montañas
    y las costas se erosionan, los recursos
    naturales se agotan.

    La 2ª ley de la Termodinámica, una ley
    fundamental relacionada con la naturaleza
    del calor. La cantidad perdida no permanece solo como calor,
    sino que se convierte en calor a una menor temperatura, del
    cual solo se puede transformar en otras formas de
    energía una pequeña cantidad. Se podrían
    solucionar todos los problemas de
    energía de la humanidad si, por ejemplo, se pudiera
    extraer la energía calorífica de los
    océanos, dejándolos ligeramente más
    fríos y convirtiendo el calor extraído en
    electricidad, pero la 2ª ley nos dice que
    eso no es posible. Se los llama "móvil perpetuo de
    segunda especie", los cuales suponen une remota posibilidad mas
    grande que los de primera especie.

    Definición de Clausius
    de la segunda ley: El calor no
    puede, por sí mismo, pasar de un cuerpo más
    frío a uno más caliente.

    Definición de
    Kelvin-Planck de la segunda
    ley: Es imposible para un sistema experimentar un
    proceso cíclico cuyo único resultado sea la
    absorción de calor de un único depósito a
    una única temperatura y la transformación en una
    cantidad equivalente de trabajo.

    3ª Ley de la
    Termodinámica: "Ley del Cero
    Absoluto"

    En el análisis de muchas reacciones
    químicas es necesario fijar un estado de referencia
    para la entropía. Este siempre puede escogerse
    algún nivel arbitrario de referencia cuando solo se
    involucra un componente; para las tablas de vapor
    convencionales se ha escogido 320F. Sobre la base de las
    observaciones hechas por Nernst y por otros, Planck
    estableció la tercera ley de la termodinámica en
    1912, así: "La entropía de todos los
    sólidos cristalinos perfectos es cero a la temperatura
    de cero absoluto". Un cristal "perfecto" es aquel que esta en
    equilibrio termodinámico. En consecuencia,
    comúnmente se establece la tercera ley en forma
    más general, como: "La entropía de cualquier
    sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero
    a medida que la temperatura tiende a cero".
    El tercer
    principio de la termodinámica afirma que el cero
    absoluto no se puede alcanzar por ningún procedimiento
    que conste de un número finito de pasos. Es posible
    acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede
    llegar a él. La temperatura puede disminuirse
    retirando energía de un sistema, es decir, reduciendo la
    intensidad del movimiento molecular. El cero absoluto
    corresponde al estado de un sistema en el que todos sus
    componentes están en reposo. Sin embargo, según
    la mecánica
    cuántica, incluso en el cero absoluto existe un
    movimiento molecular fraccionario.

    CONCLUSION

    El calor, a través de los tiempos, con sus
    diferentes formas y adaptaciones (calórico,
    energía, fuerza vital –como mencionan los textos
    del Medioevo -, etc…), es, haciendo caso a los
    medievales, la "prima energía". Es uno de los
    principales motores del
    universo; si bien no el único, ya que comparte el puesto
    con la gravedad (pero, aunque hablando bien, en
    terminología geofísica, éste surge del
    calor).

    En base al trabajo realizado, se pueden determinar con
    precisión y a manera de resumen algunos puntos
    básicos:

    • El calor es una forma de energía que se basa
      en transmitir la agitación de las moléculas, ya
      fuere por diversos medios
      (conducción, convección, radiación), con
      el objeto de cumplir con las leyes de la
      termodinámica, principalmente la de
      entropía.
    • La temperatura es la cantidad de calor que puede
      tener un cuerpo, y se puede medir según diferentes
      escalas. Las diferencias de escalas se deben solo a su campo
      de aplicación. Se consideran los puntos extremos a los
      extremos de la escala Rankine (mínima Tº:
      0ºR / máxima Tº: 672ºR).
    • Toda la materia, así como cualquier
      sustancia (menos la oscura), posee calor, o al menos
      energía interna. A menos qué esta este en
      estado de plasma o condensado de Bose – Einstein, puede
      sufrir modificaciones, llamas cambios de estado, y su
      estructura, en condiciones normales de
      temperatura y presión, es llamada "estados de
      agregación de la materia".
    • En el último tema tratado, la
      termodinámica, sus leyes regulan toda la actividad
      energética, y por consiguiente biológica, del
      universo. Son la base de todo acto físico, y por
      consiguiente de todas las ciencias
      humanas.

    Para finalizar, se podría acotar que, de esta
    manera, ver los frutos de todo el empeño puesto, logran
    que, a través de la investigación y análisis, se
    facilite la asimilación de conocimientos de manera
    práctica, creando una base de
    datos que acompaña a cada persona durante
    toda su vida.

    Ivan Tavera
    Busso

    BIBLIOGRAFIA

    Páginas Recomendadas:

    http://www.educaplus.org/modules/wfsection/article.php?articleid=19

      

    Tavera Busso, Ivan

    Mayo de 2005 – 6º Año

    Instituto "San Alberto y San Enrique

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