Ley Cero 2017

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termodinámica
Calor
Fuerza
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LENGUAJE TERMODINAMICO
 
Universo: Es todo lo que nos rodea. (sistema + alrededores)
 
Sistema: Es una porción del universo cuyas propiedades se desean analizar, el sistema se separa del resto del universo por medio de fronteras. 
Dependiendo de las fronteras el sistema puede ser:
 
Cerrado: Cuando el sistema intercambia energía con el medio pero no intercambia materia a través de las fronteras.
Abierto: Cuando el sistema intercambia materia y energía a través de sus fronteras.
Aislado: Cuando el sistema no intercambia ni materia ni energía a través de sus fronteras.
Cambio de estado: Ocurre cuando se presenta variación en una o más de las propiedades del sistema.
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Función de estado: Es una propiedad del sistema cuyo cambio durante el proceso, depende solamente del estado inicial y del estado final del sistema y no depende de la trayectoria.
Proceso: Es un cambio de estado teniendo en cuenta la trayectoria seguida y los efectos producidos en las fronteras en cada paso del cambio. Los procesos más importantes son:
 
Isotérmico: Cuando el cambio de estado se realiza a temperatura constante.
Isobárico: Cuando el cambio de estado se realiza a presión constante.
Isovolumétrico (isométrico, isocórico): Cuando el cambio de estado se realiza a volumen constante.
Adiabático: Cambio de estado en el cual no hay intercambio de calor entre el sistema y sus alrededores.
Irreversible: Es un proceso que ocurre en un número definido de n etapas.
Reversible: Es un proceso que ocurre en un número infinito de etapas, en una forma muy lenta y a través de una serie de estados en equilibrio
Cíclico: Cuando el sistema regresa al estado inicial o punto de partida después de realizar una serie de cambios de estado.
Espontáneo: Es el que se realiza sin la ayuda de una fuerza externa.
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La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes:
• Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
• Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud conservativa.
• Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos.
• Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura.
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Temperatura y Ley Cero
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Qué es la temperatura?
Sensación de qué algo está «frio» o «caliente»
Se requiere algo «más objetivo» para definirla
Dos objetos a distintas temperaturas puestos en contacto alcanzan una temperatura intermedia común
Los objetos en contacto térmico intercambian energía y se alcanza el equilibrio térmico
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t(y) = a y + b (1)
Para la escala Celsius
a (0°C) t = a yc + b =0°C
a (100°C) t = a ye + b =100°C
Resolviendo las dos ecuaciones
Y sustituyendo en la ecuación (1)
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Termómetro de gas a volumen constante
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Escala Kelvin
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El establecimiento de una escala de temperatura consiste simplemente en la adopción de un conjunto de reglas para asignar un número a la temperatura del sistema, lo cual implica fijar el cero y las unidades de la escala. Para ello es necesario escoger estados de referencia, que deben satisfacer las siguientes condiciones:
a.) Debe ser definido, es decir, invariable en función del tiempo.
b.) Reproducible en el espacio y en el tiempo.
c.) Debe ser de fácil realización.
Escala de temperatura
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Escalas de temperatura
Primer punto fijo
Segundo punto fijo
o
o
o
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Algunos tipos de termómetros
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energía del punto cero es la energía mas baja que un sistema puede tener, no puede ser removida de dicho sistema.
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Dilatación térmica
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Ejercicios
1. ¿En qué temperatura coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius?
(a) -40°F (b) 0 °F (c) 32°F (d) 40°F (e) 104 °F
 2. ¿En qué temperatura coinciden las escalas Fahrenheit y Kelvin?
–l00 °F (b) 273°F (c) 574°F (d) 844°F
3. La variación diaria de la temperatura en el puente Golden Gate de San Francisco a veces supera los 20°C. El puente mide aproximadamente 2 km de largo y está hecho de acero (=1,2 x 10-5 oC-1), con una cinta asfáltica en la carretera. ¿Cuál es su cambio aproximado de longitud con esta variación de temperatura?
4. Un tubo de aluminio mide 3,0 cm de largo a 20°C. ¿Cuál es su longitud del tubo a (a) 100°C y (b) 0°C?
5. El coeficiente promedio de expansión volumétrica del tetracloruro de carbono es 5,81 x 10-4 oC-1. Si un recipiente de acero de 50 gal se llena completamente con tetracloruro de carbono cuando la temperatura es de 10°C, ¿cuánto se derramará cuando la temperatura ascienda a 30°C?
6. Suponga que se utiliza la densidad del agua como propiedad termómetrica para construir una escala de temperatura T´. La densidad en términos de la temperatura Celsius ordinaria T:
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7. En una película norteamericana el protagonista hace referencia a la temperatura de un bloque de hielo y dice que es de 14 º. ¿Habrá un error en la traducción? ¿Cuál es la temperatura del bloque? 
8. A Juancito Pérez se lo ocurrió inventar un termómetro cuyos puntos fijos son : para la fusión del hielo 400JP y para la ebullición del agua 2400JP. ¿Cuántos grados JP marcará el termómetro de Juancito Pérez un día en el que un termómetro en grados centígrados marca 200C ?. Justificar la respuesta.
 9. Un cable de cobre tiene una longitud de 15m , cuando la temperatura ambiente es de 200C . Si al circular una corriente eléctrica por el se calienta a una temperatura de 4200C . ¿Cuánto se alargará?
 
10. Un vaso de precipitado de vidrio pirex que tiene una capacidad de 2000 cm3 está completamente lleno de alcohol a una temperatura de 00C. Calcular cuanto alcohol se derramará al 
calentarlo hasta 700C si se supone que la evaporación es despreciable. B alcohol = 11 x 10-4 oC-1, B vidrio = 3 x 10-6 oC-1.
Ejercicios