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La termodinámica es una rama de la física que analiza las transferencias de energía y sus interacciones con las propiedades materiales. Se basa en cuatro leyes que explican desde la conservación de la energía hasta el concepto de temperatura. Los sistemas termodinámicos, las transformaciones de fase y la eficiencia energética son aspectos vitales para entender y mejorar los sistemas energéticos. Además, la presión y la temperatura son propiedades esenciales, medidas en unidades estandarizadas como el kelvin y el pascal.
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La termodinámica es una disciplina de la física que estudia las leyes de la energía y su interacción con la materia
Primera ley
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo transformada o transferida
Segunda ley
La segunda ley de la termodinámica afirma que la energía tiende a dispersarse y que la energía útil disminuye en los procesos espontáneos
Tercera ley
La tercera ley de la termodinámica establece que el cero absoluto no puede ser alcanzado en un número finito de pasos
Ley cero
La ley cero de la termodinámica es fundamental para definir la temperatura y establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, también lo están entre sí
Sistema termodinámico
Un sistema termodinámico es una porción del universo delimitada por fronteras y puede ser cerrado o abierto
Propiedades de un sistema
Las propiedades de un sistema se dividen en extensivas e intensivas y son fundamentales para el análisis de sistemas y procesos
Equilibrio termodinámico
El equilibrio termodinámico se alcanza cuando un sistema tiene propiedades constantes en el tiempo y no experimenta cambios espontáneos en su interior
Las sustancias pueden cambiar de fase cuando varían las condiciones de temperatura y presión
Los procesos termodinámicos describen las transformaciones de un sistema y pueden ser cíclicos
Los conceptos de termodinámica son cruciales para el diseño de sistemas energéticos y la mejora de la eficiencia energética, que se define como la proporción entre el trabajo útil obtenido y la energía invertida en el proceso
Definición de presión
La presión es la fuerza ejercida por unidad de área y puede ser estática o dinámica
Escalas de medición de presión
Existen distintas escalas para medir la presión, como la atmosférica, la manométrica y la absoluta
Definición de temperatura
La temperatura indica el nivel de agitación térmica de las partículas y es esencial en termodinámica
Ley cero y escalas de temperatura
La ley cero permite definir escalas de temperatura consistentes y la temperatura absoluta se mide en kelvin
El SI es el sistema de unidades más utilizado globalmente y se basa en el kilogramo, metro, segundo, kelvin, amperio y candela
El USCS es otro sistema empleado, especialmente en Estados Unidos, y se basa en unidades como la libra y el Rankine
Es importante diferenciar entre masa, una medida de la cantidad de materia, y peso, una fuerza que resulta de la acción de la gravedad sobre la masa
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Segunda ley de la termodinámica
Establece que la energía se dispersa, incrementando la entropía del universo y disminuyendo la energía útil en procesos espontáneos.
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Tercera ley de la termodinámica
Afirma que el cero absoluto no es alcanzable en un número finito de pasos, implicando una limitación en la extracción de energía térmica.
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Ley cero de la termodinámica
Define la temperatura: si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio entre sí, permitiendo crear escalas termométricas.
