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La Termodinámica y sus Principios

Mapa conceptual

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La termodinámica estudia las transferencias de energía y cómo afectan las propiedades de los sistemas materiales. Se abordan conceptos como el calor, la temperatura, la energía interna y la entropía, así como las leyes que rigen los procesos termodinámicos y su irreversibilidad. Se destaca el Ciclo de Carnot y su relevancia en la eficiencia de las máquinas térmicas, y se explica la importancia de los diagramas entrópicos en la visualización de cambios en la entropía.

Conceptos Fundamentales de Termodinámica

La termodinámica es una disciplina de la física que se ocupa del estudio de las transferencias de energía, en particular en forma de calor y trabajo, y cómo estas interacciones afectan las propiedades físicas de los sistemas materiales. Un sistema termodinámico se define como una cantidad específica de materia o un espacio delimitado por fronteras, que pueden ser físicas o conceptuales. Los sistemas se clasifican en abiertos, cerrados o aislados, según su capacidad de intercambiar materia y energía con el entorno. El calor, una forma de energía en transición, se mide en julios o calorías, donde una caloría se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua pura de 14,5 a 15,5 °C a presión atmosférica estándar. El Principio Cero de la Termodinámica establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, también están en equilibrio entre sí, lo que fundamenta la posibilidad de establecer una escala de temperatura objetiva.
Laboratorio científico con instrumentos de termo dinámica, mesa con matraz y termómetro, cilindro metálico con pistón y estantes con frascos de líquidos coloridos.

La Temperatura y su Medición

La temperatura es una medida cuantitativa del nivel energético promedio de las partículas microscópicas en un sistema, y está directamente relacionada con la energía cinética media de dichas partículas. Para medirla, se utilizan propiedades físicas que cambian de manera predecible con la temperatura, como la expansión térmica de sólidos o líquidos, la variación de la resistencia eléctrica o la presión de un gas mantenido a volumen constante. Las escalas termométricas más utilizadas son la Celsius y la Fahrenheit, ambas basadas en puntos de referencia como el punto de congelación y el punto de ebullición del agua. La escala Kelvin, por otro lado, es una escala absoluta que inicia en el cero absoluto, temperatura en la que teóricamente cesa toda actividad molecular.

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00

Clasificación de sistemas termodinámicos

Sistemas abiertos, cerrados, aislados; intercambio de materia y energía con el entorno.

01

Medición del calor

Calor en julios o calorías; 1 caloría = energía para elevar 1g de agua de 14,5 a 15,5 °C.

02

Principio Cero de la Termodinámica

Si dos sistemas en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio entre sí; base para escala de temperatura.

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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