Conceptos Fundamentales de Calor y Termodinámica

Conceptos Clave

Calor

Energía en tránsito que fluye de un cuerpo de mayor Tº a otro de menor Tº, hasta igualar Tº. Se produce por fricción de átomos.

Temperatura

Medida de la energía molecular media.

Calor Específico

Cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia termodinámica.

Capacidad Calorífica

Cantidad de calor que permite variar la Tº (en un grado) de un cuerpo. Indica la mayor o menor dificultad que se presenta para variar la Tº.

Calor Latente

Calor que produce un cambio de fase. Depende de la masa (+masa +enlaces a romper = +calor). Depende del material (fuerza de enlace y separación que adquieren las partículas de la sustancia).

Calor Sensible

Calor que produce un cambio de Tº.

Unidades e Instrumento de Medida del Calor

• Unidades: Joules, Kilocalorías, Calorías.
• Instrumento: Calorímetro.

Formas de Transmitir Calor

• Conducción: Contacto directo de las partículas de dos sistemas.
• Convección: Movimiento de fluidos que se encuentran a diferente Tº y, por consecuencia, a diferente densidad.
• Radiación: Mediante ondas electromagnéticas (por el vacío).

Leyes de la Termodinámica

Termodinámica

Describe los estados de equilibrio de un sistema a nivel macroscópico (teoría fenomenológica).

Ley Cero de la Termodinámica

Ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico (Ralph H. Fowler).

Primera Ley de la Termodinámica

Conservación de la energía. "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma".

Segunda Ley de la Termodinámica

Marca la dirección en la que se deben llevar a cabo los procesos termodinámicos.

Tercera Ley de la Termodinámica

Walther Nernst. Es imposible alcanzar una Tº igual a Cero Absoluto mediante un número finito de procesos físicos.

Entropía

Medida del desorden de un sistema o la parte de energía no utilizable para realizar trabajo.

Fórmulas Clave

• Q = M x C x ΔT (Calor Sensible) - Donde M=Masa, C=Calor específico, ΔT=Variación de Tº.
• -Q₁ = Q₂ (Equilibrio Térmico) - Para calcular Tº final de una mezcla.
• Q = ± L x M (Calor Latente) - Donde L=Calor latente, M=Masa. Cantidad de calor para cambiar de fase.

Ley de Enfriamiento de Newton

"La Tº de un cuerpo cambia a una rapidez que es proporcional a la diferencia de las Tº entre el medio y el cuerpo".

Figuras Históricas Clave

• Galileo Galilei: Crea el 1º Termómetro (1592).
• Isaac Newton: (c. 1600) "La rapidez con que disminuye la Tº de un cuerpo depende de la diferencia de Tº que lo rodea" (Base de la Ley de Enfriamiento).
• Anders Celsius: (1742) Escala Celsius, basada en Tº de congelación y ebullición del agua.
• Joseph Black: (1765) Distinción entre los conceptos de Tº y calor. Teoría del calórico.
• Joseph Fourier: (1822) Teoría de la transmisión del calor por conducción.
• James Joule: (1843) Calcula el equivalente mecánico del calor. "El calor es una forma de energía".
• Lord Kelvin: (1850) Escala de Tº (Escala Absoluta o Kelvin). Se basa en la Escala Celsius.

Cambios de Estado de la Materia

• Sólido a líquido: Fusión.
• Líquido a sólido: Solidificación.
• Líquido a gas: Vaporización.
• Gas a líquido: Condensación.
• Sólido a gas: Sublimación.